电解水制氢的操作步骤主要是:第一步,准备电解槽,将两个电极分别插入水中,保持适当间距,通电后水开始分解。第二步,选择合适电极,通常是一种不容易被氧化的材料,例如铂或钨。第三步,选用合适电流,通电后应选择合适的电流实现水的电解,电流的大小取决于反应条件和电极的大小。第四步,产气收集,当电极的电流通过水时,氢气和氧气分别分解,并聚集在相应电极周围,可以用一个导管或管道将产生的氢气收集起来。第五步,分离氢气,氢气可以通过压缩或直接与空气相接触来分离收集。电解水制氢设备在未来的能源领域中拥有重要的应用前景。泰安专业电解水制氢设备厂家排名
目前,氢气的制取有三种较为成熟的技术路线:1、以煤炭、天然气为的化石原料制氢,该技术路线的成本较低、技术成熟,但存在大量温室气体的排放,企业有:中国石化、中国石油等;2、以焦炉煤气、氯碱尾气为的工业副产制氢,该技术路线成本较低,但存在受到原料供应和地点的限制,企业有:美锦能源、镇洋发展等;3、以碱性电解槽和质子交换膜电解槽为的电解水制氢,该技术路线成本较高,制氢成本受限于电价,企业有:隆基绿能、阳光电源、宝丰能源等。烟台PEM电解水制氢技术燃料电池汽车被视为整个绿氢行业的先导产业,但下一步的关键是成本下降,同时带动更大场景更大规模应用。
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。
甲醇与水在一定的温度和压力下,通过催化剂的作用,发生催化裂解反应和一氧化碳变换反应,终产生氢气与二氧化碳的混合气体。这个反应系统相当复杂,涉及多个组分和反应。主要反应包括甲醇的加水裂解,生成一氧化碳和氢气,以及一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气。经过换热、冷凝和分离后,可以得到氢含量约为74%、二氧化碳含量约为5%以及一氧化碳含量约为5%的转化气。甲醇的单程转化率高达95%以上,未反应的原料则循环使用。随后,转化气通过变压吸附装置进行分离提纯,从而获得高纯度的氢气。PSA变压吸附工艺是氢气分离的重要方法。它利用气体组份在吸附床中的吸附特性差异,实现氢气的分离提纯。在固定吸附床中,通过充填吸附剂,含氢混合气体在特定压力下进入吸附床。由于不同组份的吸附特性不同,它们会在吸附床的不同位置形成吸附富集区。强吸附组份(如二氧化碳)会富集在吸附床的入口端,而弱吸附组份(如氢气)则会富集在出口端。通过这种方式,可以实现氢气的有效分离提纯。PSA变压吸附技术能够制取出纯度高达99%~999%的氢气。而酸性电解水制氢设备因为其高效、高纯度的氢气产出而备受关注,但是设备价格和稳定性相对较差。
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。水电解制氢被认为是未来制氢的发展方向,特别是利用可再生能源电解水制氢。河北附近电解水制氢设备产量
电解水制氢过程中需要的主要设备包括:电解槽、气液分离装置、补水配碱装置制氢电源及热工控制等。泰安专业电解水制氢设备厂家排名
电解的本质:电能推动电解质溶液中的水分子在电极上发生电化学反应,生成氢气与氧气。理论电量:根据法拉第定律,电极反应产物的质量与通入的电量成正比,制取1Nm3氢气和0.5Nm3氧气需要的电量为2390Ah,即1mol氢和0.5mol氧的理论电量为53.6Ah。电压要求:要进行电解,必须在一对电极上加上一定的直流电压,使电流流过电解槽。U=E+IR+ηH+ηO(操作电压=水的理论分解电压+电解电流x电解总电阻+氢超电压+氧超电压)。总电阻电压IR(欧姆损失)由V液、V隔、V极、V接共同组成,当电解材料良好时,操作正常时,后3项影响很小,所以,操作电压主要包括理论分解电压、超电压和电解液电压损失。极间电压或小室电压,一般为1.8~2.5V。泰安专业电解水制氢设备厂家排名