電解的本質(zhì):電能推動(dòng)電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),生成氫氣與氧氣。理論電量:根據(jù)法拉第定律,電極反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量與通入的電量成正比,制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah,即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求:要進(jìn)行電解,必須在一對(duì)電極上加上一定的直流電壓,使電流流過(guò)電解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓)??傠娮桦妷篒R(歐姆損失)由V液、V隔、V極、V接共同組成,當(dāng)電解材料良好時(shí),操作正常時(shí),后3項(xiàng)影響很小,所以,操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓,一般為1.8~2.5V。氫能還可替代焦炭用于冶金工業(yè),降低建筑采暖的碳排放。濟(jì)南PEM電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
在直流電作用下,水分子在陰極發(fā)生還原反應(yīng),生成氫氣和氫氧根離子(OH–),氫氧根離子在電場(chǎng)和氫氧側(cè)濃度差的作用下穿過(guò)隔膜到達(dá)陽(yáng)極,在陽(yáng)極一側(cè)發(fā)生析氧反應(yīng),生成氧氣和水。電解槽裝配時(shí)浸沒(méi)在高濃度(20%~30%)的KOH 溶液中,此時(shí)離子電導(dǎo)率比較大,主要缺點(diǎn)是電解液具有腐蝕性,NaOH 和NaCl 溶液也可作電解液,但不常用。堿槽的電解池分成兩個(gè)電極,電極將氣密隔膜分開(kāi)。由于隔膜的阻礙,氫氣和氧氣不會(huì)通過(guò)隔膜混合在一起,但是電解液卻可以通過(guò)隔膜進(jìn)入另一側(cè)。制氫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),氫氣和堿液的混合液以及氧氣與堿液的混合液分別經(jīng)過(guò)氣水分離器,將氣體和溶液分離,堿液回流至電解槽,氫氣和氧氣分別進(jìn)入純化裝置提純后進(jìn)行收集。寧夏電解水制氫設(shè)備廠家氣液分離裝置將電解產(chǎn)生的氣體與電解液進(jìn)行分離,得到粗氫。
2024年至2025年,隨著各國(guó)補(bǔ)助力度加大與更多大型項(xiàng)目落地,國(guó)際電解水制氫產(chǎn)能或?qū)⒗^續(xù)成番增長(zhǎng)。一方面,海外有較多大型規(guī)劃綠氫項(xiàng)目?jī)?chǔ)備,全球經(jīng)過(guò)投資決議的萬(wàn)噸級(jí)電解水制氫項(xiàng)目已有近50項(xiàng);另一方面,全球尤其歐洲各國(guó)對(duì)綠氫生產(chǎn)的補(bǔ)貼資金逐漸到位,疊加航運(yùn)、化工等領(lǐng)域?qū)α闾既剂吓c零碳原料的需求增長(zhǎng),或會(huì)推動(dòng)2024年多項(xiàng)萬(wàn)噸級(jí)項(xiàng)目落地開(kāi)工。能景研究結(jié)合各國(guó)項(xiàng)目規(guī)劃、補(bǔ)貼進(jìn)展、碳市場(chǎng)等多方面預(yù)測(cè),樂(lè)觀情境下,到2025年底全球(含中國(guó))綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L(zhǎng)至約140萬(wàn)噸/年,到2030年底全球(含中國(guó))綠氫累計(jì)產(chǎn)能或?qū)⒃鲩L(zhǎng)至約1600萬(wàn)噸/年。
電解水制氫系統(tǒng)涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵組件,包括電解槽、電源系統(tǒng)、氣體分離與純化模塊、冷卻體系以及控制系統(tǒng)等。其中,電解槽作為系統(tǒng)的**,其功能在于將水高效地電解為氫氣和氧氣。2、電源系統(tǒng):負(fù)責(zé)為電解反應(yīng)提供必需的直流電源。3、氣體分離與純化系統(tǒng):該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將電解過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣和氧氣進(jìn)行有效分離,并進(jìn)一步對(duì)氫氣進(jìn)行純化處理,以滿(mǎn)足各種特定的使用需求。4、冷卻系統(tǒng):該系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控并控制電解槽及其相關(guān)設(shè)備的溫度,以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。5、控制系統(tǒng):該系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電解過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和精確調(diào)節(jié),從而確保電解的穩(wěn)定性和安全性。綠氫是利用可再生能源如風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能等制取的氫氣。
電解水制氫,這一技術(shù)的**在于水分子在電解槽中的分解過(guò)程。當(dāng)直流電通過(guò)時(shí),水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,氫離子在陰極獲得電子,經(jīng)歷還原反應(yīng)生成氫氣;而氫氧根離子則在陽(yáng)極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣。整個(gè)過(guò)程的化學(xué)方程式簡(jiǎn)潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質(zhì),如氫氧化鉀或氫氧化鈉,作為導(dǎo)電媒介,促使水電解在電解槽中順利進(jìn)行。特點(diǎn):該技術(shù)已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,穩(wěn)定性良好,且成本相對(duì)較低。但遺憾的是,其反應(yīng)速度較慢,能量轉(zhuǎn)換效率不高,同時(shí)產(chǎn)生的氫氣純度也需進(jìn)一步提升。應(yīng)用:堿性電解水制氫技術(shù)主要適用于大型工業(yè)制氫場(chǎng)合,特別是在電力成本低廉的地區(qū)。“隨著全球綠氫認(rèn)證的不斷推進(jìn),可再生能源電力制氫的應(yīng)用規(guī)模和范圍將逐步增加。許昌附近電解水制氫設(shè)備廠家排名
綠氫價(jià)格受電價(jià)、設(shè)備成本、運(yùn)行成本、綠氫市場(chǎng)及政策等影響,目前與藍(lán)氫相比仍不具優(yōu)勢(shì)。濟(jì)南PEM電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
理論分解電壓:不計(jì)任何損耗,只考慮水的自由能變化(電功),該電壓用于克服電解產(chǎn)生的可逆電動(dòng)勢(shì)電解水的理論分解電壓是1.23V。不過(guò)在實(shí)際操作中,由于電極極化、溶液電阻等因素,實(shí)際分解電壓往往大于理論分解電壓。實(shí)際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右。超電壓:電流通過(guò)電極時(shí)產(chǎn)生極化現(xiàn)象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產(chǎn)生原因:(1)濃差極化:電極過(guò)程某些步驟遲緩,使電極表面附近的反應(yīng)物離子濃度低于電解液中的濃度,電極電位偏離平衡電位。高電流密度下容易出現(xiàn),但實(shí)際電解溫度較高且循環(huán),所以可忽略不計(jì)。(2)活化極化:參加電極反應(yīng)的某些粒子缺少活化能來(lái)完成電子轉(zhuǎn)移,使陽(yáng)極上氧化反應(yīng)難以釋放電子,陰極上還原反應(yīng)難以吸收電子,電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現(xiàn)。濟(jì)南PEM電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量