堿性水電解制氫氫健康電解槽隔膜主要由石棉組成,起分離氣體的作用。陰極、陽極主要由金屬合金組成,如Ni-Mo合金等,分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。工業(yè)上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%~30%,電解槽操作溫度70~80℃,工作電流密度約0.25A/cm2,產(chǎn)生氣體壓力0.1~3.0MPa,總體效率62%~82%。堿性水電解制氫技術(shù)成熟,投資、運(yùn)行成本低,但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題。水電解槽制氫設(shè)備開發(fā)是國內(nèi)外堿性水電解制氫研究熱點(diǎn)。可再生能源加速發(fā)展使得大規(guī)模消納可再生能源成為突出問題。通過提升催化劑、膜電極技術(shù),以及電解槽整體技術(shù),大幅度降低Ir的用量。江蘇杜邦膜替代膜市場(chǎng)前景
與堿性水電解制氫相比,PEM水電解制氫工作電流密度更高(?1A/cm2),總體效率更高(74%~87%),氫氣體積分?jǐn)?shù)更高(>99.99%),產(chǎn)氣壓力更高(3~4MPa),動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快,能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性,被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術(shù)。目前PEM水電解制氫技術(shù)已在加氫站現(xiàn)場(chǎng)制氫、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到示范應(yīng)用并逐步推廣。過去5年電解槽成本已下降了40%,但是投資和運(yùn)行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關(guān)。氫健康為此降低催化劑與電解槽的材料成本,特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率和壽命,是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)。廣東燃料電池膜前景現(xiàn)階段,CO2捕集、封存技術(shù)(CCS)和CO2捕集、利用、封存技術(shù)因成本過高,暫時(shí)不具備經(jīng)濟(jì)性。
在技術(shù)層面,電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。其中,堿性電解水技術(shù)較為成熟,造價(jià)成本也較低;但是氫健康與可再生能源適配性較差。其中,堿性電解水技術(shù)較為成熟,但無法快速調(diào)節(jié)制氫速度,與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫(SOE)采用固體氧化物為電解質(zhì)材料,適合在高溫環(huán)境下運(yùn)作,能效更高,但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫(AEM)以陰離子交換膜作為電解質(zhì)隔膜,目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。PEM電解水技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。無污染、無腐蝕;擁有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)性,提升電解效率;同時(shí)有更寬的負(fù)載范圍和更短的響應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間,與水電、風(fēng)電、光伏(發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性較大)具有良好的匹配性,較適合未來能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢(shì),能匹配可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性,逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。不同于堿性水電解和PEM水電解,高溫固體氧化物水電解制氫采用固體氧化物為電解質(zhì)材料,工作溫度800~1000℃,制氫過程電化學(xué)性能明顯提升,效率更高。氫健康SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化劑,陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ,陽極材料選用鈣鈦礦氧化物,電解質(zhì)采用YSZ氧離子導(dǎo)體,全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問題。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)定性高、持久性好、耐衰減的材料受到限制,也制約SOEC制氫技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的選擇與大規(guī)模推廣。從金屬穩(wěn)定性角度來講,其穩(wěn)定性由高到低的順序?yàn)椋粒酰荆衪>Ir>Ru>Os。
分析氧反應(yīng)(OER)在水分解,CO2還原和可再生電燃料電池等各種電化學(xué)系統(tǒng)的陽極反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。質(zhì)子交換膜水電解槽(PEMWE)技術(shù)由于運(yùn)行電流密度更大,產(chǎn)生氫氣純度更高,可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢(shì)吸引了普遍的研究及應(yīng)用.OER動(dòng)力學(xué)遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強(qiáng)氧化強(qiáng)酸性介質(zhì)中的降解,以及PEMWE各組件選擇是PEMWE技術(shù)普遍應(yīng)用的主要瓶頸。氫健康因此,從根本上了解反應(yīng)機(jī)理,催化劑失活原因,周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀對(duì)于開發(fā)具有更好性能,更低成本PEMWE陽極催化劑,推動(dòng)相關(guān)電化學(xué)系統(tǒng)的商業(yè)化長(zhǎng)期穩(wěn)定性具有重要意義。多數(shù)非貴金屬會(huì)腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合,進(jìn)而降低PEM傳導(dǎo)質(zhì)子的能力。山東質(zhì)子交換膜工藝
目前PEM水電解制氫技術(shù)已在加氫站現(xiàn)場(chǎng)制氫、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到示范應(yīng)用并逐步推廣。江蘇杜邦膜替代膜市場(chǎng)前景
除了降低催化劑貴金屬載量,提高催化劑活性和穩(wěn)定性外,氫健康膜電極制備工藝對(duì)降低電解系統(tǒng)成本,提高電解槽性能和壽命至關(guān)重要。根據(jù)催化層支撐體的不同,膜電極制備方法分為CCS法和CCM法。CCS法將催化劑活性組分直接涂覆在氣體擴(kuò)散層,而CCM法則將催化劑活性組分直接涂覆在質(zhì)子交換膜電解水電解水兩側(cè),這是2種制作工藝較大的區(qū)別。與CCS法相比,CCM法催化劑利用率更高,大幅降低膜與催化層間的質(zhì)子傳遞阻力,是膜電極制備的主流方法。在CCS法和CCM法基礎(chǔ)上,近年來新發(fā)展起來的電化學(xué)沉積法、超聲噴涂法以及轉(zhuǎn)印法成為研究熱點(diǎn)并具備應(yīng)用潛力。新制備方法從多方向、多角度改進(jìn)膜電極結(jié)構(gòu),克服傳統(tǒng)方法制備膜電極存在的催化層催化劑顆粒隨機(jī)堆放,氣體擴(kuò)散層孔隙分布雜亂等結(jié)構(gòu)缺陷,改善膜電極三相界面的傳質(zhì)能力,提高貴金屬利用率,提升膜電極的電化學(xué)性能。江蘇杜邦膜替代膜市場(chǎng)前景
蘇州鈞希,2018-12-27正式啟動(dòng),成立了電解水膜,質(zhì)子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產(chǎn)品等幾大市場(chǎng)布局,應(yīng)對(duì)行業(yè)變化,順應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)發(fā)展,在創(chuàng)新中尋求突破,進(jìn)而提升Fumatech,富馬泰科,富馬,鈞希的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,把握市場(chǎng)機(jī)遇,推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。旗下Fumatech,富馬泰科,富馬,鈞希在能源行業(yè)擁有一定的地位,品牌價(jià)值持續(xù)增長(zhǎng),有望成為行業(yè)中的佼佼者。隨著我們的業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)展,從電解水膜,質(zhì)子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產(chǎn)品等到眾多其他領(lǐng)域,已經(jīng)逐步成長(zhǎng)為一個(gè)獨(dú)特,且具有活力與創(chuàng)新的企業(yè)。蘇州鈞希始終保持在能源領(lǐng)域優(yōu)先的前提下,不斷優(yōu)化業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)。在電解水膜,質(zhì)子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產(chǎn)品等領(lǐng)域承攬了一大批高精尖項(xiàng)目,積極為更多能源企業(yè)提供服務(wù)。