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。家庭热电联供和工业应用领域对低碳氢的需求也在不断增长。电解水 pem 招标石家庄
氢气具有高能量密度、易于储存和转化等特点,被广泛应用于燃料电池、航空航天、化工等领域。燃料电池是一种将氢气和氧气通过化学反应产生电能的装置,它具有零排放、高效率、低噪音等优点,被广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具;航空航天领域中,氢气被用作火箭燃料,因为它的燃烧产生的副产品是水,不会对环境造成污染;化工领域中,氢气被用作还原剂、氢化剂、氢气焊等。氢气是一种易燃易爆的气体,因此在制造、储存和使用过程中需要注意安全。在制造氢气的过程中,需要注意电解槽的设计、电流密度的控制、气体的分离和纯化等因素,以避免火灾和的发生;在储存和使用氢气的过程中,需要采取相应的安全措施,如加压储存、防爆装置、防静电等,以确保人员和环境的安全。包头工业电解水制氢设备产量绿氢将替代煤成为主要的原料来源。
制氢项目的成本问题始终是个绕不过的话题,电费成本占氢气成本的70-80%,电费成本高限制了各类制氢项目的进展,即便搭配可再生能源电力,也会因为其间歇性的特点配套相关的储能,增加成本。不管是氢制氨/甲醇/其他,还是可再生能源制氢用于各类应用场景,项目目前还没有特别好的投资回报率,目前大多数的项目都是绑定着风光资源在进行项目的运作,而电网的接入及电网的承载能力又是一大挑战。但在这个过程中,由于竞争无比激烈、投入产出比太差的阴影始终笼罩在制氢设备厂家的头顶,部分企业不再投入资金,部分企业直接退出生产制造,部分企业直接放弃了氢能的征程。
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。在电解水制氢的反应过程中,需要输入一定的能量,电解质就必不可少了。
2024年至2025年,随着各国补助力度加大与更多大型项目落地,国际电解水制氢产能或将继续成番增长。一方面,海外有较多大型规划绿氢项目储备,全球经过投资决议的万吨级电解水制氢项目已有近50项;另一方面,全球尤其欧洲各国对绿氢生产的补贴资金逐渐到位,叠加航运、化工等领域对零碳燃料与零碳原料的需求增长,或会推动2024年多项万吨级项目落地开工。能景研究结合各国项目规划、补贴进展、碳市场等多方面预测,乐观情境下,到2025年底全球(含中国)绿氢累计产能或将增长至约140万吨/年,到2030年底全球(含中国)绿氢累计产能或将增长至约1600万吨/年。电解水制氢是一个重要的工业应用,氢气可以用于工业脱碳和作为未来的能源载体。鄂尔多斯电解水制氢技术
氢气因其清洁无污染、热量高等优点,被誉为21世纪发展前景的清洁能源。电解水 pem 招标石家庄
虽然碱性水电解工业化比较成熟,但其缺点也很明显,首先,效率低,即使有隔膜的存在,阳极生成的氧气也会扩散到阴极,扩散到阴极的氧气又被还原成水,使得电解效率变低,而且穿越到阴极的氧气会带来很严重的安全隐患。其次,电解器能承受的电流密度有限,因为液体电解质和隔膜存在,使得电解器难以在高电流密度的条件下运行。再次,由于采用液体电解质,高压条件下运行也难以实现,不利于运行管理。虽然碱性电解水技术有明显的不足,但是其应用成本低,仍是工业应用中的重点。目前越来越多的精力去研究开发碱性条件下的固体电解质聚合物薄膜代替溶液电解质和隔膜,实现碱性离子隔膜水电解(AEMWE,anion exchange membrane water electrocatalysis),能有效弥补传统碱性水电解的不足。电解水 pem 招标石家庄