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河北國內電解水制氫設備

來源: 發布時間:2024-10-19

強堿性溶液作為電解液生產氫氣的工藝在20世紀中期被工業化。雖然其成本相對較低,但許多研究發現,使用堿性溶液作為電解質的過程消耗大量淡水資源,堿液易流失和腐蝕、能耗高,與可再生能源發電的適配性較差。新興的堿性AEM技術因其高效、低成本的優勢作為下一代堿性電解技術的發展方向而受到關注。它可以實現比PEM技術和SOEC技術同等甚至更高的電解效率,并降低了整體成本。然而,目前的陰離子交換膜有一定局限性,未來AEM技術的突破點可能是開發高穩定、長壽命的陰離子交換膜。目前,國內外對堿性溶液作為電解質技術的研究主要集中在尋找耐腐蝕的膜電極材料和合適的催化劑上。PEM電解槽的產氫純度通常在99.99%左右。河北國內電解水制氫設備

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“需要注意的是,制氫并不是新興技術,在化工領域的制氫應用由來已久且技術并不難。但目前,新能源發電行業快速規模化發展,帶動整個綠氫行業新場景、新需求陸續出現。”海德氫能源(江蘇)科技有限公司副總經理胡駿明對《中國能源報》記者表示,如綠電制氫的出現對制氫技術提出更高要求。“目前,制氫項目規模持續擴大,兆瓦級甚至吉瓦級的項目未來也會越來越多,單槽制氫規模需求及制氫效率要求提升。”胡駿明指出,另外,綠電設備對綠電間歇性、波動性的靈活適應能力更為重要,同時也對系統的可靠性和易維護性有更高要求。本地電解水制氫設備廠家排名PEM電解水制氫技術基本成熟,進入了商業化早期階段。

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雖然氫能被作為新能源的一種形式,但氫能仍被列為危化品管理名錄。從目前落地政策實施來分析,新能源制氫項目主要審批部門為能源規劃、發改委等層面。實際項目落地與執行層面為當地的應急管理部門、安全生產監督管理部門,但其執行的法律法規認為氫氣危化品監管監督等內容,造成項目落地與實施周期較長,未能發揮新能源的優勢作用。目前隨著光伏+制氫、風電+制氫項目逐步落地實施,各地針對具體項目的并/離網形式要求各有不同,部分省份明確并網形式和離網形式,但部分省市主要是參照已有項目情況推薦執行。因此,隨著新能源制氫示范項目逐步落地實施,應用越來越成熟。需要制定適應目前的光伏+制氫、風電+制氫的相關標準與規范,來促進裝備制造企業向高質量發展和裝備制造方向發展。

我國的電解水制氫技術起源于蘇聯設備,對其商業應用需追溯到 19 世紀 90 年代。國內大規模的電解水制氫技術以堿水電解制氫為主,該種設備技術流程簡單,操作方便,各項技術指標接近國際水準。堿性水電解通常采用 KOH 作為電解液,電解質的質量濃度一般為 20%-30%以保證電解液具有較高的電導率,并且電解槽需要強制對流。較高的電解槽溫度有利于降低電極反應的過電位和溶液的電阻,但會加劇材料的腐蝕。故電解槽的溫度應綜合考慮以上兩個方面,當前,工業化堿性水電解槽一般在 85℃~95℃下運行。電解槽內的壓力也會對整個水電解過程產生影響。通過加壓可以減少電解槽內氣體體積,使氣體停滯時間縮短,從而提高電解槽內電解液的電導率,當前工業化堿性電解槽工作壓力在 3.2MPa 以內。同時高壓設備無需使用費用較高的氫氣壓縮機,能夠減少啟動成本,近一些高壓設備已經開始得到發展。常見的電解水制氫設備包括堿性電解水制氫設備、酸性電解水制氫設備和固體氧化物電解水制氫設備。

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水電解制氫中一般要求運行在穩定或接近穩定的電力輸入下以保障整體性能和可靠性,而可再生能源包括風和太陽能具有波動性的天然特征,這導致可再生能源電力無法完全用于制氫,不利于實現可再生能源的有效利用。目前堿性電解槽表現出一定的波動性負荷跟隨能力,如允許在 30%-110%比例的額定制氫功率區間內運行,但缺乏長期的示范驗證。尤其是當輸入電力波動性變化時,電解槽內溫度、電位等參數發生瞬態變化,水或堿液等傳質響應滯后,導致局部高溫或高電勢,可能對電極、隔膜等材料造成不可逆損害,從而影響制氫性能,削減電解槽壽命。基于波動性對電解槽的工況-材料-結構-性能影響規律,進行正向設計開發,研究緩解策略,提升電解槽抵抗電源波動能力,從而增加可再生能源利用率,對于降低電解水制氫成本、推動規模化應用具有重要意義。而酸性電解水制氫設備因為其高效、高純度的氫氣產出而備受關注,但是設備價格和穩定性相對較差。濟南電解水制氫設備企業

PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。河北國內電解水制氫設備

為使電解水工作結束后電解水不發生反方向電解并能夠較長時間保持品質不發生改變,采取如下控制工藝:在電解水工作結束后,控制電路4控制可控電解電源3繼續給電解電極組件2提供一定值的品質維持電流,電流方向與電解水工作電流方向相同,比電解水工作電流較小,以免于長時間較大電流影響電解水品質變差或者耗電較大。為本發明在電解水裝置電解水工作結束后保持電解水品質的方法,其特征為:電解水容器1、浸泡在電解水容器水中的電解水電極組件2、控制電路4、可控電解水電源7(虛線框內)包含電解水電源3、電解水電源供電給電解電極組件的電源開關5、與電源開關并聯連接的電阻抗部件6;在電解水工作過程中,控制電路4控制電解水電源開關5閉合,電解水電源通過電源開關5給電解電極組件2提供電解水電流;在電解水工作結束后,控制電路4控制電解水電源開關5斷開,電解水電源3不再通過電源開關5給電解電極組件2提供電解水電流,而是通過與電源開關5并聯連接的電阻抗部件6給電解電極組件2提供比電解水工作電流較小的品質維持電流。本發明在電解水裝置電解水工作結束后保持電解水品質的方法不限于上述實施例1、2形式的裝置,而是可以應用于任何發揮其技術功能特征的裝置中。河北國內電解水制氫設備