电力约占氢气生产总成本的80%。因此,将电解水制氢技术与高效、经济、无污染的可再生能源发电技术相结合,具有很大的发展和应用空间。风力发电技术已成为日益成熟的技术,能源效率已达到95%以上,发电成本也相对较低。如果考虑到煤电成本和运输等投资的环境污染,风力发电成本要低于煤电。潮汐能是一种新型的环保海洋能源,它可以减少CO₂,NOₓ、粉尘等排放。由于潮汐电站的建设和运行,可能对周边地区的生态造成不利影响。因此,运维成本将会增加。对于光伏发电,各地已提供了一系列鼓励发展的税收优惠措施,如减税和税收抵免。然而,光伏发电需要大量的土地来布局光伏组件,这可能会影响当地的土地利用和生态,增加成本。虽然光伏发电是一种清洁能源,但在光伏组件的制造和加工过程中可能会产生一些环境污染和废物,这需要额外的人力和物力来妥善处理和管理,也意味着成本的增加。在电解水制氢设备的选择上,需要根据实际需求和使用场景进行选择。宁夏附近电解水制氢设备企业
我国的电解水制氢技术起源于苏联设备,对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主,该种设备技术流程简单,操作方便,各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液,电解质的质量浓度一般为 20%-30%以保证电解液具有较高的电导率,并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻,但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面,当前,工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积,使气体停滞时间缩短,从而提高电解槽内电解液的电导率,当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机,能够减少启动成本,近一些高压设备已经开始得到发展。巴彦淖尔附近电解水制氢技术国内生产的PEM电解槽单槽制氢规模大约在200 Nm3/h,国外生产的PEM电解槽单槽制氢规模可以达到500Nm3/h。
碱性电解水制氢设备主要有电气部分、电解槽、分离框架、纯化系统、冷却系统、补水配碱系统、氮气吹扫系统、压缩空气系统组成。1、电气部分主要包括:电压器、整流柜、控制柜、配电柜。变压器:把前端高压电(比如10KV)变成适合电解槽使用的电压。整流柜:电解槽电解时使用的是直流电,整流柜将交流转换成直流。控制柜:控制系统实行PLC自动控制,设置人机界面。主要由PLC系统、仪表、继电器等组成,是整个制氢和纯化设备的控制中心。配电柜:给系统内循环泵、补水泵等供电。
水电解制氢中一般要求运行在稳定或接近稳定的电力输入下以保障整体性能和可靠性,而可再生能源包括风和太阳能具有波动性的天然特征,这导致可再生能源电力无法完全用于制氢,不利于实现可再生能源的有效利用。目前碱性电解槽表现出一定的波动性负荷跟随能力,如允许在 30%-110%比例的额定制氢功率区间内运行,但缺乏长期的示范验证。尤其是当输入电力波动性变化时,电解槽内温度、电位等参数发生瞬态变化,水或碱液等传质响应滞后,导致局部高温或高电势,可能对电极、隔膜等材料造成不可逆损害,从而影响制氢性能,削减电解槽寿命。基于波动性对电解槽的工况-材料-结构-性能影响规律,进行正向设计开发,研究缓解策略,提升电解槽抵抗电源波动能力,从而增加可再生能源利用率,对于降低电解水制氢成本、推动规模化应用具有重要意义。电解水制氢作为目前制取绿氢主要的方式,市场规模正不断扩大。
目前,我国的PEM电解槽发展和国外水平仍然存在一定差距,国内生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模大约在260标方/小时,而国外生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模可以达到500标方/小时。PEM电解水制氢系统由PEM电解槽和辅助系统(BOP)组成。PEM电解槽由质子交换膜、催化剂、气体扩散层和双极板等零部件组装而成。电解槽的基本组成单位是电解池,一个PEM电解槽包含数十至上百个电解池。质子交换膜电解槽成本中45%是电解电堆、55%是系统辅机;其中电解电堆成本中53%是双极板;膜电极成本由金属Pt、金属Ir、全氯磺酸膜和制备成本四要素组成。由于PEM电解槽的质子交换膜需要150-200微米,在加工的过程中更容易发生肿胀和变形,膜的溶胀率更高,加工难度更大,主要依赖于国外产品。碱性电解水制氢设备由于电解质的稳定性较好,价格较低,因此在实际应用中使用较为多。宁夏附近电解水制氢设备企业
随着绿氢产业备受重视,带动电解水制氢设备需求大幅上涨,设备订单同比也明显增长。宁夏附近电解水制氢设备企业
“需要注意的是,制氢并不是新兴技术,在化工领域的制氢应用由来已久且技术并不难。但目前,新能源发电行业快速规模化发展,带动整个绿氢行业新场景、新需求陆续出现。”海德氢能源(江苏)科技有限公司副总经理胡骏明对《中国能源报》记者表示,如绿电制氢的出现对制氢技术提出更高要求。“目前,制氢项目规模持续扩大,兆瓦级甚至吉瓦级的项目未来也会越来越多,单槽制氢规模需求及制氢效率要求提升。”胡骏明指出,另外,绿电设备对绿电间歇性、波动性的灵活适应能力更为重要,同时也对系统的可靠性和易维护性有更高要求。宁夏附近电解水制氢设备企业