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濟南國內電解水制氫設備企業

來源: 發布時間:2024-10-24

太陽能作為豐富、純凈的可再生能源,能推進可持續發展。光伏發電有助于能源安全,減少化石燃料的消耗和排放,并滿足日益增長的電力需求。然而,光伏發電的發展也受到許多因素的影響。首先,光伏材料的成本相對較高,特別是太陽能電池板的生產成本較高。其次,廢舊太陽能電池板由于其環境影響和能源損失而被認為是危險廢物。因此,需要降低光伏材料的生產成本,提高太陽能電池的耐久性,并開發回收方案,解決有毒廢物的問題,促進更的光伏應用。此外,光伏發電系統的穩定性受氣候條件和地理位置的影響很大。在一些地區,冬季的天氣條件可能會導致系統性能的下降,從而影響發電效率。由于光伏系統的不穩定性,可以使用混合風能太陽能發電系統。因此,需要開發出更多的混合可再生能源系統,如太陽能、風能和潮汐能的結合。固體氧化物電解水制氫設備可以實現高溫、高效率的制氫過程,并且具有較高的穩定性,但是設備成本較高。濟南國內電解水制氫設備企業

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陽離子/質子交換膜水電解技術(PEM)是指使用質子(陽離子)交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態電解質(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程。和堿性電解水制氫技術相比,PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優點,并且,PEM電解水制氫技術工作效率更高,易于與可再生能源消納相結合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環境下運行,因此設備需要使用含貴金屬(鉑、銥) 的電催化劑和特殊膜材料,導致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術。阿拉善小型電解水制氫設備價格取決于功率的大小,一個PEM電解槽包含數十甚至上百個電解池。

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貴金屬、貴金屬合金及其氧化物仍然是性能比較好的催化劑。然而,貴金屬催化劑的使用成本較高,開發高性能、低成本的催化劑非常重要。過渡金屬催化劑和非金屬催化劑具有制備成本低的優點,通過尺寸和形貌調控、導電載流子材料復合、原子摻雜、晶相調控、非晶態工程、界面工程等設計策略,可提高其催化活性。開發高效、低成本的催化劑是電解水制氫的關鍵步驟。貴金屬催化劑由于其成本高、存儲量低,難以支持大規模應用。過渡金屬和非金屬材料成本低,具有較大的豐度,是替代貴金屬催化劑的理想材料。圖7比較了不同類型的催化劑。與貴金屬催化劑相比,過渡金屬催化劑結構不穩定,催化機理復雜,非金屬催化劑的活性有待提高。這三類電解水制氫催化劑都有待進一步研究。

制氫效率方面,行業成熟產品的直流電耗普遍在4.5kWh/Nm3左右,隆基氫能發布的Hi1系列電解槽可以實現4.3、4.1kWh/Nm3的直流電耗,可以行業水平。單體裝備制氫量方面,隆基氫能、718所、NEL、西門子、Mcphy等廠家均推出了15MW左右的單體制氫裝備,有效降低了制氫裝備成本。制氫壓力方面,部分廠家如NEL、蒂森克虜伯、西門子采用常壓配套壓縮機方案滿足終端用氫需求,部分廠家如隆基氫能、718所采用中壓配套壓縮機方案滿足終端用氫需求,部分廠家如Sunfire、Mcphy、西門子及大部分PEM廠家采用3Mpa左右的制氫壓力配套壓縮機方案滿足終端用氫需求。行業尚未形成清晰的制氫壓力方向,不同廠家技術理念也各不相同,應結合不同壓力方案的成本、性能、可靠性差異選擇合適的一種。 PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。

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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。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。河南附近電解水制氫技術

PEM電解水制氫是制取綠氫的主要技術路線之一,與可再生能源適配度高,是極具潛力的制氫技術。濟南國內電解水制氫設備企業

目前中國的PEM電解槽發展和國外水平仍然存在一定差距。國內生產的PEM電解槽單槽比較大制氫規模大約在200Nm3/h,而國外生產的PEM電解槽單槽比較大制氫規模可以達到500Nm3/h。相比國外,國內利用可再生能源耦合PEM電解水制氫的項目也相對偏少。國內大多數工業級可再生能源電解水制氫應用項目仍然以堿性水電解為主。總之,PEM電解水制氫技術基本成熟,進入了商業化早期階段。但PEM電解水制氫技術仍然存在成本高的問題,性能和耐久性也有待提升,未來需要聚焦質子交換膜、電催化劑、氣體擴散層與雙極板等關鍵技術,進一步降低成本,提升商業化程度。濟南國內電解水制氫設備企業