區別于堿性水電解制氫,PEM水電解制氫選用具有良好化學穩定性、質子傳導性、氣體分離性的全氟磺酸質子交換膜電解水電解水作為固體電解質替代石棉膜,能有效阻止電子傳遞,提高電解槽安全性。PEM水電解槽主要部件由內到外依次是質子交換膜電解水電解水、陰陽極催化層、陰陽極氣體擴散層、陰陽極端板等。其中擴散層、催化層與質子交換膜電解水電解水組成膜電極,是整個水電解槽物料傳輸以及電化學反應的主場所,膜電極特性與結構直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。將可再生能源發電轉化為氫氣,可提高電力系統靈活性,正成為可再生能源發展和應用的重要方向。和堿性不一樣,在PEM電解水中,氫氣產生的一側是干燥的一側。誰知道中電豐業PEM電解水用的德國膜
PEM電解水電解槽高效率運行 PEM電解水或者燃料電池(相當于電解槽的反向使用)需要持續高效率(這里的效率不是轉換效率,而是經濟效率)運行,需要有一部分能量用來推動外電路的電子移動,推動電解質中的離子移動,推動陰極電化學單向反應,推動陽極電化學單向反應,推動反應物和生成物的定向擴散,等等多個方面,因此需要輸入的能量既包括了水電解成氫氣和氧氣所包含的化學能,也包括了上述所需的額外能量。水電解所包含的化學能就是平衡電位和轉換電量的乘積。輸入能量就是電解槽運行電壓和轉換電量的乘積。因此電解槽運行電壓包括了平衡電位,也就大于平衡電位。有誰知道考特利爾何時推出PEM電解水產品PEM電解水系統的占地面積小,尤其適合“海上風電”。
氫利用的途徑主要是燃料電池移動動力、分布式電站、化工加氫,新興發展的是氫燃料汽輪機、氫氣冶金等。氫能的利用需要從制氫開始,由于氫氣在自然界極少以單質形式存在,需要通過工業過程制取。氫氣的來源分為工業副產氫、化石燃料制氫、電解水制氫等途徑,差別在于原料的再生性、CO2排放、制氫成本。目前,世界上超過95%的氫氣制取來源于化石燃料重整,生產過程必然排放CO2;約4%~5%的氫氣來源于電解水,生產過程沒有CO2排放。制氫過程按照碳排放強度分為灰氫(煤制氫)、藍氫(天然氣制氫)、綠氫(電解水制氫、可再生能源)。氫能產業發展初衷是零碳或低碳排放,因此灰氫、藍氫將會逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代,綠氫是未來能源產業的發展方向。
PEM水電解槽采用PEM傳導質子,隔絕電極兩側的氣體,避免AWE使用強堿性液體電解質所伴生的缺點。PEM水電解槽以PEM為電解質,以純水為反應物,加之PEM的氫氣滲透率較低,產生的氫氣純度高,但需脫除水蒸氣;電解槽采用零間距結構,歐姆電阻較低,明顯提高電解過程的整體效率,且體積更為緊湊;壓力調控范圍大,氫氣輸出壓力可達數兆帕,適應快速變化的可再生能源電力輸入。因此,PEM電解水制氫是極具發展前景的綠色制氫技術路徑。由于PEM電解槽的陽極處于強酸性環境(pH≈2)、電解電壓為1.4~2.0V,多數非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結合,進而降低PEM傳導質子的能力。PEM電解槽的電催化劑研究主要是Ir、Ru等貴金屬/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物,以鈦材料為載體的負載型催化劑。PEM電解水目前的短板在于對貴金屬的依賴。
在未來前20年中因Ir使用壽命及裝置未到報廢時限等因素,PEM水電解裝置中Ir資源回收利用還沒有得到有效實施,因此對新Ir資源需求總量增長較快,到2045年Ir的需求量達到約1.5t?a,小于Ir的產量,因而供給可以滿足需求。在2045—2070年,新增PEM水電解裝置裝機容量不斷加大,同時Ir資源的回收利用量也不斷加大。由于Ir資源的回收利用,Ir資源的累計需求增長率增長幅度不斷減小,到2070年Ir的需求量為2t左右,增幅不大。因此,按照目前Ir的年產量,未來50年Ir供給可以滿足使用需求。PEM電解水系統中,氫氣側不涉及到水。哪里可以買到凱豪達的PEM電解水用誰家的質子交換膜
PEM電解水,可以和可再生能源完美結合。誰知道中電豐業PEM電解水用的德國膜
PEM電解水電解槽結構 與燃料電池類似,由膜電極、雙極板等部件組成。膜電極提供反應場所,由質子交換膜和陰陽極催化劑組成。PEM 電解槽具有反應無污染、氫氣無需分離堿液、轉化效率高、能耗低、槽體結構緊湊、運行更加靈活( 負荷范圍 0~150%) 、更適合可再生能源的波動性等優點,很多新建電解制氫項目開始選擇PEM電解槽技術。但由于 PEM電解技術商業化時間不長,質子交換膜和鉑電極催化劑等關鍵組件成本較高,導致 PEM 電解槽制造成本較高,為相同規模堿性電解槽的 3~5 倍。按照相同的計算原則,PEM電解槽制氫成本高于堿性電解槽,主要是 PEM 電解槽 采購成本太高,每年的折舊成本太高。設備折舊成本占到總成本的 44%,電耗成本占到 50%,所以降低成本還是要從這兩方面入手。隨著電費的下降,電力成本在總成 本中的比重逐漸下降,氫氣成本也逐漸降低。當電費分別為 0.13 元/ kWh 和 0.2元/ kWh 時,氫氣成 本分別為2.4元/Nm3和2. 71元/Nm3,成本占比分別為 24%和 33% 。與堿性電解槽制氫成本相比,仍有一定差距,主要在于PEM電解槽價格太貴,折舊成本太高誰知道中電豐業PEM電解水用的德國膜
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