三种制氢路线:“成本”短期制约,“可持续”长期。氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三类。其中电解水制氢是利用水的电解反应制备氢气的技术,可再生电力制氢称为“绿氢”,是零碳排、可持续的“路线”,但目前成本仍是制约其普及的瓶颈因素,其规模化应用需要产业链各环节推动降本。影响单位制氢成本的主要因素包括电价、单位电耗、设备单价、运行寿命等因素。随着后续风光发电LCOE下降、电解槽量产降本、效率提升和寿命增加,电解水制氢成本有望逐步接近工业副产氢甚至煤制氢,实现经济性。气液分离装置将电解产生的气体与电解液进行分离,得到粗氢。山东工业电解水制氢设备产量

碱性电解水制氢技术被认为是成熟且成本效益比较高的电解水技术。一般采用 KOH 或 NaOH 作为电解液,浓度在 20%~30% 之间,隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理为在两个电极之间施以直流电,并用隔膜将阴阳两极分离开来,在阴极水分子被还原,生成氢气和氢氧根离子,生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极,在阳极侧失电子析氧,生成氧气和水。碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和BOP辅助系统。电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电板、隔膜等零部件组装而成。济宁专业电解水制氢设备价格目前我国电力大部分来自火电,因此碳排放很高,甚至超过煤制氢。

电解水制氢,这一技术的**在于水分子在电解槽中的分解过程。当直流电通过时,水分子被分解为氢离子和氢氧根离子。随后,氢离子在阴极获得电子,经历还原反应生成氢气;而氢氧根离子则在阳极失去电子,发生氧化反应生成氧气。整个过程的化学方程式简洁明了:2H2O → 2H2 + O2。碱性电解水制氢:原理:借助碱性电解质,如氢氧化钾或氢氧化钠,作为导电媒介,促使水电解在电解槽中顺利进行。特点:该技术已经过长时间的发展,稳定性良好,且成本相对较低。但遗憾的是,其反应速度较慢,能量转换效率不高,同时产生的氢气纯度也需进一步提升。应用:碱性电解水制氢技术主要适用于大型工业制氢场合,特别是在电力成本低廉的地区。
氢能也是一种二次能源。目前,主流的制氢方式主要有化石燃料重整制氢、工业副产氢以及电解水制氢等。化石燃料重整制氢,是以天然气、煤炭等化石原料,通过蒸汽重整或者部分氧化重整等化学反应,从中提取氢气,是一种非常重要的制氢方式,但该生产过程中会伴生大量二氧化碳等温室气体排放,因此这种方式产出的氢称为“灰氢”;工业副产氢实际上是“变废为宝”,是将化工、钢铁等工业生产流程里产生的焦炉煤气、氯碱尾气等富含氢气的副产物,经过净化、提纯操作,将氢气分离提取出来,不过其产量受制于上游工业规模与工况。氢能在非道路运输领域的应用也在不断推广。

2023年全球电解水制氢项目建设的主要推动者为各国各领域企业、地方。其中,各国能源、化工及交通领域的企业是直接推动方,主要基于自身传统业务的绿色转型展开。如中国中石化新疆库车绿氢项目,制取绿氢用于中石化旗下的塔河炼化替代传统天然气制氢;国际航运马士基推动的丹麦Aabenraa港口绿氢制甲醇项目,为马士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各国的财政支持也是电解水制氢项目推进的重要因素,典型的如瑞典钢铁企业Ovako建成的绿氢替代传统燃料冶金项目,绿氢产能约3千吨/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建设资金。电解水制氢的方法包括碱性电解水、质子交换膜电解水和固体氧化物电解水等。郑州电解水制氢技术
电解槽是电解水制氢系统的装备,在直流电作用下,水通过电化学反应,得到氢气和氧气。山东工业电解水制氢设备产量
目前工业界主流碱性电解槽3000A/m2对应的小室槽压为1.85V左右,少数新锐产品能达到6000A/m2@1.85V。但是,需要着重提醒的是,虽然大量学术论文中达到了很好的技术指标,但是测试的方法却达不到工业标准。“工欲善其事必先利其器”,为了快速获得与工业场景对标的有效数据,就需要在工业标准的复合隔膜碱性电解槽上进行测试。采用工业标准的硬件和方法来测试催化电极,以国内学术界在电解水制氢领域内的规模和实力,研发潜力将被快速激发和释放,对国内碱性电解槽行业带来性的贡献。山东工业电解水制氢设备产量