電解質一般為30%質量濃度的KOH溶液或者26%質量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和輔助系統(tǒng)(BOP)。堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成,電解槽包括數(shù)十甚至上百個電解小室,由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形,每個電解小室以相鄰的2個極板為分界,包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。堿性電解槽主要成本構成為:電解電堆組件45%和系統(tǒng)輔機55%;電解槽成本中55%是膜片及膜組件。目前我國電力大部分來自火電,因此碳排放很高,甚至超過煤制氫。新鄉(xiāng)工業(yè)電解水制氫設備
氫氣,這一無碳綠色新能源,憑借其環(huán)保安全、高能量密度、高轉化效率、豐富儲量以及適用性等特點,在應對環(huán)境危機和構建清潔低碳能源體系中扮演著至關重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價格的持續(xù)攀升,尋找廉價且儲量豐富的替代能源制氫已成為當務之急。展望未來,生物能、太陽能、風能等可再生能源制氫在21世紀將逐漸嶄露頭角,但就目前而言,從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術仍相當有競爭力。值得注意的是,煤制氫因對環(huán)境和大氣造成嚴重污染而不被本項目考慮,因此不在討論之列。在選擇國內制氫原料路線時,必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復雜但技術成熟,甲醇制氫流程簡潔且設備常見,而水電解制氫則操作簡便至可實現(xiàn)全自動無人值守。在制氫純度方面,天然氣和甲醇制氫可達到999%,而水電解制氫在純度更高時可達9999%。同時,不同制氫方式對場地條件也有不同要求,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車供應的便捷性,甲醇制氫則原料充足、運輸儲存方便,而水電解制氫的場地條件更為寬松。河北小型電解水制氫技術通過直接電解純水,可以產(chǎn)生高純度的氫氣。
2024年至2025年,隨著各國補助力度加大與更多大型項目落地,國際電解水制氫產(chǎn)能或將繼續(xù)成番增長。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項目儲備,全球經(jīng)過投資決議的萬噸級電解水制氫項目已有近50項;另一方面,全球尤其歐洲各國對綠氫生產(chǎn)的補貼資金逐漸到位,疊加航運、化工等領域對零碳燃料與零碳原料的需求增長,或會推動2024年多項萬噸級項目落地開工。能景研究結合各國項目規(guī)劃、補貼進展、碳市場等多方面預測,樂觀情境下,到2025年底全球(含中國)綠氫累計產(chǎn)能或將增長至約140萬噸/年,到2030年底全球(含中國)綠氫累計產(chǎn)能或將增長至約1600萬噸/年。
堿性水電解技術(ALK)是指在堿性電解質環(huán)境下進行電解水制氫的過程,電解質一般為30%質量濃度的KOH溶液或者26%質量濃度的NaOH溶液。較之于其他制氫技術,堿性電解水制氫可以采用非貴金屬催化劑,且電解槽具有15年左右的長使用壽命,因此具有成本上的優(yōu)勢和競爭力。堿性電解水制氫技術已有數(shù)十年的應用經(jīng)驗,在20世紀中期就實現(xiàn)了工業(yè)化,商業(yè)成熟度高,運行經(jīng)驗豐富,國內一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網(wǎng)電解制氫。但是,該技術使用的電解質是強堿,具有腐蝕性且石棉隔膜不環(huán)保,具有一定的危害性。水電解制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。
2023年全球電解水制氫項目建設的主要推動者為各國各領域企業(yè)、地方。其中,各國能源、化工及交通領域的企業(yè)是直接推動方,主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務的綠色轉型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項目,制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統(tǒng)天然氣制氫;國際航運馬士基推動的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項目,為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各國的財政支持也是電解水制氫項目推進的重要因素,典型的如瑞典鋼鐵企業(yè)Ovako建成的綠氫替代傳統(tǒng)燃料冶金項目,綠氫產(chǎn)能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設資金。家庭熱電聯(lián)供和工業(yè)應用領域對低碳氫的需求也在不斷增長。包頭本地電解水制氫設備
目前,電解水制氫技術已經(jīng)得到了廣泛應用,并且隨著技術的不斷發(fā)展。新鄉(xiāng)工業(yè)電解水制氫設備
現(xiàn)在世界上每年消耗的氫氣在5000萬噸左右,其中96%來自化石能源,*4%來自電解水,而且所用的電也并非全部來自可再生能源。綠氫是統(tǒng)籌解決全球氣候變化、能源安全與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級的重要措施,伴隨著以綠色低碳為特征的能源產(chǎn)業(yè)和技術變革在世界范圍內興起,綠氫發(fā)展將不斷加速。發(fā)展綠色氫能也是促進我國實現(xiàn)“雙碳”目標,加快我國發(fā)展方式綠色轉型的強勁動力。主要表現(xiàn)在:能源維度:利用本土可再生能源制氫,降低化石能源進口依賴,優(yōu)化能源結構,提升能源自給與穩(wěn)定性。環(huán)境層面:助力各行業(yè)脫碳,尤其助力高排放行業(yè)達成碳中和,減少污染排放,改善大氣質量。經(jīng)濟領域:催生產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)新興產(chǎn)業(yè),推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳升級,創(chuàng)造大量就業(yè)崗位,促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展。技術方面:激發(fā)多領域技術創(chuàng)新,增強自主創(chuàng)新力,利于國際合作交流,提升國際能源領域話語權。新鄉(xiāng)工業(yè)電解水制氫設備