電解水制氫系統(tǒng)主要由電解槽、分離器、洗滌器、冷卻器、供水、加堿等設(shè)備組成。電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的**設(shè)備,為了降低水的電阻,提高電解效率,必須在水中加入NaOH或KOH電解質(zhì),配成30%左右的堿液注入電解槽。制氫環(huán)節(jié)是雙碳目標(biāo)的提出使“綠氫”成為減碳脫碳的重要途徑。其中,電解水制氫是重要的制取綠氫的方法。電解水制氫規(guī)模的提升,也使電解槽市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)。根據(jù)HengCe(恒策咨詢)的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè),2023年全球水電解制氫設(shè)備市場(chǎng)銷售額達(dá)到了11.96億美元,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到171.4億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為45.6%(2024-2030)。地區(qū)層面來(lái)看,中國(guó)市場(chǎng)在過(guò)去幾年變化較快,2023年市場(chǎng)規(guī)模為百萬(wàn)美元,約占全球的%,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到百萬(wàn)美元,屆時(shí)全球占比將達(dá)到%。但該制氫方式需要消耗大量的電能,其中電價(jià)占總氫氣成本的60%~80%。煙臺(tái)電解水制氫設(shè)備企業(yè)
該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽(yáng)離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過(guò)程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行,因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導(dǎo)致成本過(guò)高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。石家莊國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備廠家排名電解水制氫是一個(gè)重要的工業(yè)應(yīng)用,氫氣可以用于工業(yè)脫碳和作為未來(lái)的能源載體。
主流電解水制氫技術(shù)堿性電解水制氫:技術(shù)成熟,已商業(yè)化,但存在電流密度低、氣體交叉混合等問(wèn)題。通過(guò)采用微間隙或零間隙結(jié)構(gòu)可提升效率,未來(lái)應(yīng)開(kāi)發(fā)低成本非貴金屬催化劑。質(zhì)子交換膜電解水制氫:具有高電流密度、高氣體純度等優(yōu)點(diǎn),但成本高、材料腐蝕問(wèn)題突出。研究聚焦于開(kāi)發(fā)非貴金屬催化劑,降低成本并提高材料耐腐蝕性。陰離子交換膜電解水制氫:成本效益高,但處于起步階段,膜材料性能和設(shè)備應(yīng)用有待探索。未來(lái)需優(yōu)化非貴金屬催化劑,開(kāi)發(fā)新型納米結(jié)構(gòu)材料。固體氧化物電解水制氫:高溫下效率高,但穩(wěn)定性和耐久性不足。研究重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)新型材料和催化劑,解決高溫下的穩(wěn)定性問(wèn)題。
2023年全球電解水制氫項(xiàng)目開(kāi)始向大型化、萬(wàn)噸級(jí)發(fā)展。據(jù)能景研究統(tǒng)計(jì),2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項(xiàng)目中,千噸級(jí)以上氫氣產(chǎn)能的項(xiàng)目數(shù)量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3項(xiàng)達(dá)到了萬(wàn)噸級(jí)氫氣產(chǎn)能,其中規(guī)模比較大的是中國(guó)中石化新疆庫(kù)車綠氫項(xiàng)目,氫氣產(chǎn)能約2萬(wàn)噸/年,電解槽裝機(jī)260MW。另有1萬(wàn)噸/年氫氣產(chǎn)能項(xiàng)目2項(xiàng),分別為中國(guó)的三峽集團(tuán)內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項(xiàng)目,電解槽裝機(jī)70MW;巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項(xiàng)目(設(shè)計(jì)產(chǎn)能1萬(wàn)噸/年),電解槽裝機(jī)60MW。通過(guò)直接電解純水產(chǎn)生高純氫氣(不加堿),電解池只電解純水即可產(chǎn)氫。
電解水制氫:電解水制氫中,電耗和折舊構(gòu)成其主要成本。估算基準(zhǔn)情形下堿性和PEM電解水制氫單位成本分別為21.85和25.29元/kg,電耗成本分別占總成本的86%和70%。從產(chǎn)能布局來(lái)看,中國(guó)和歐洲企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模,主要參與者積極擴(kuò)產(chǎn)。從出貨規(guī)模來(lái)看,考克利爾競(jìng)立、派瑞氫能和隆基氫能居國(guó)內(nèi)企業(yè)梯隊(duì)。GGII統(tǒng)計(jì),2022年我國(guó)電解水制氫設(shè)備出貨量722MW(含出口同比增長(zhǎng)106%。考克利爾競(jìng)立出貨230MW,排名維持。目前全球氫氣生產(chǎn)以化石燃料制氫為主,清潔制氫存在替代空間。未來(lái)清潔制氫方案將成為主要增量,電解水制氫產(chǎn)量將從2021年的不到4萬(wàn)噸大幅增長(zhǎng)至6170萬(wàn)噸;耦合CCUS的化石燃料制氫產(chǎn)量將從2021年的60萬(wàn)噸增長(zhǎng)至3300萬(wàn)噸,清潔制氫方案將成為主流。電解水制氫技術(shù)的槽體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、價(jià)格便宜且技術(shù)成熟。平頂山附近電解水制氫設(shè)備公司
堿性電解水技術(shù)是電解水技術(shù)中發(fā)現(xiàn)得早的,也是目前電解水技術(shù)中成熟的。煙臺(tái)電解水制氫設(shè)備企業(yè)
目前,氫氣的制取有三種較為成熟的技術(shù)路線:1、以煤炭、天然氣為的化石原料制氫,該技術(shù)路線的成本較低、技術(shù)成熟,但存在大量溫室氣體的排放,企業(yè)有:中國(guó)石化、中國(guó)石油等;2、以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣為的工業(yè)副產(chǎn)制氫,該技術(shù)路線成本較低,但存在受到原料供應(yīng)和地點(diǎn)的限制,企業(yè)有:美錦能源、鎮(zhèn)洋發(fā)展等;3、以堿性電解槽和質(zhì)子交換膜電解槽為的電解水制氫,該技術(shù)路線成本較高,制氫成本受限于電價(jià),企業(yè)有:隆基綠能、陽(yáng)光電源、寶豐能源等。煙臺(tái)電解水制氫設(shè)備企業(yè)