電解水的設備主要包括電解槽、電源和電極等組成。其中,電解槽是將水分解成氫氣和氧氣的主要裝置,一般采用的是聚合物電解槽或金屬電解槽。聚合物電解槽具有體積小、重量輕、耐腐蝕、絕緣性能好等優(yōu)點,但是其耐高溫、高壓、高電流密度等方面的性能較差;金屬電解槽則具有耐高溫、高壓、高電流密度等優(yōu)點,但是其重量較大、成本較高、耐腐蝕性能較差。因此,在實際應用中需要根據具體情況選擇合適的電解槽。電源是電解水過程中不可或缺的組成部分,它提供給電解槽所需的電能。在電源的選擇上,一般使用的是直流電源,因為電解水需要的是直流電能,而交流電源會導致電解槽中的電極發(fā)生電化學反應,從而影響電解效果。電極是電解水過程中起到催化作用的重要組成部分,它可以促進水分子的電解反應,從而提高電解速度和效率。電極的材料一般采用的是鉑、鈀、銥、銠等貴金屬或其合金,因為這些材料具有較好的電化學催化性能。但該制氫方式需要消耗大量的電能,其中電價占總氫氣成本的60%~80%。烏海電解水制氫設備價格
2024年至2025年,隨著各國補助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產能或將繼續(xù)成番增長。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項目儲備,全球經過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產的補貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領域對零碳燃料與零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。能景研究結合各國項目規(guī)劃、補貼進展、碳市場等多方面預測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產能或將增長至約1600萬噸/年。河北工業(yè)電解水制氫設備氫能還可替代焦炭用于冶金工業(yè),降低建筑采暖的碳排放。
堿性電解水技術是電解水技術中發(fā)現得早的,也是目前電解水技術中為成熟的。其原理可以簡單地描述為:在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陽極,OH-發(fā)生氧化反應生成氧氣,在陰極,H+被還原生成氫氣,如圖 1-1 所示。通常高比表面的鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽極催化劑,并在上面負載錳、鎢和釕的氧化物,質量分數為 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作為電解液,鍍有高比表面鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑,運行時,槽壓一般在 1.9 V 到 2.6 V 之間。
新興電解水制氫技術海水電解制氫:可直接利用海洋資源,但面臨高鹽度、腐蝕性等挑戰(zhàn)。未來應開發(fā)抗腐蝕催化劑、適用的交換膜,改進電極結構和電解槽裝置。耦合制氫:通過小分子氧化與析氫反應耦合,降**氫能耗,提高能量效率。未來需深入探究耦合機制,開發(fā)經濟環(huán)保的技術并集成到可再生能源系統。研究總結與展望電解水制氫技術取得一定進展,但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來應提升催化劑性能、降低能耗、研制新型設備,以適應可再生能源并網和清潔能源儲存需求,在能源轉型中發(fā)揮重要作用。氣液分離裝置將電解產生的氣體與電解液進行分離,得到粗氫。
現在世界上每年消耗的氫氣在5000萬噸左右,其中96%來自化石能源,*4%來自電解水,而且所用的電也并非全部來自可再生能源。綠氫是統籌解決全球氣候變化、能源安全與傳統產業(yè)轉型升級的重要措施,伴隨著以綠色低碳為特征的能源產業(yè)和技術變革在世界范圍內興起,綠氫發(fā)展將不斷加速。發(fā)展綠色氫能也是促進我國實現“雙碳”目標,加快我國發(fā)展方式綠色轉型的強勁動力。主要表現在:能源維度:利用本土可再生能源制氫,降低化石能源進口依賴,優(yōu)化能源結構,提升能源自給與穩(wěn)定性。環(huán)境層面:助力各行業(yè)脫碳,尤其助力高排放行業(yè)達成碳中和,減少污染排放,改善大氣質量。經濟領域:催生產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)新興產業(yè),推動傳統產業(yè)低碳升級,創(chuàng)造大量就業(yè)崗位,促進區(qū)域協調發(fā)展。技術方面:激發(fā)多領域技術創(chuàng)新,增強自主創(chuàng)新力,利于國際合作交流,提升國際能源領域話語權。水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過程。鄂爾多斯電解制氫
氫燃料汽輪機和氫氣冶金等新興領域也在不斷發(fā)展。烏海電解水制氫設備價格
氫氣具有高能量密度、易于儲存和轉化等特點,被廣泛應用于燃料電池、航空航天、化工等領域。燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過化學反應產生電能的裝置,它具有零排放、高效率、低噪音等優(yōu)點,被廣泛應用于汽車、船舶、飛機等交通工具;航空航天領域中,氫氣被用作火箭燃料,因為它的燃燒產生的副產品是水,不會對環(huán)境造成污染;化工領域中,氫氣被用作還原劑、氫化劑、氫氣焊等。氫氣是一種易燃易爆的氣體,因此在制造、儲存和使用過程中需要注意安全。在制造氫氣的過程中,需要注意電解槽的設計、電流密度的控制、氣體的分離和純化等因素,以避免火災和的發(fā)生;在儲存和使用氫氣的過程中,需要采取相應的安全措施,如加壓儲存、防爆裝置、防靜電等,以確保人員和環(huán)境的安全。烏海電解水制氫設備價格