未来,绿氢有望成为主力氢源,而电解水制氢则是绿氢的主要制取手段。电解水制氢赛道从政策、需求、供给端等角度定性定量看,发展要素是初步具备的。但2024H1电解槽中标约523MW,以示范项目+碱性槽为主,较2023A的597MW,并未增长,甚至小幅下降。尽管市场发展不及预期,但卡点明确。进一步分析,现阶段,安全的风光耦合、绿氢消纳能力的不足,是制氢端招标节奏放慢的两大重要原因。行业需要时间,顺应趋势,尤其对于投资机构,横向关注碱性槽、PEM槽与AEM槽的商业化进展,纵向留意相应零部件迭代的投资机会,以缓解当前市场痛点,推动电解水制氢赛道的真实繁荣。水电解制氢的效率取决于所需的电压和实际消耗的电能。沧州电解水制氢设备厂家
水电解制氢有不同的类型,主要根据使用的电解质和传导的离子种类来区分。常见的有以下几种:-质子交换膜(PEM)水电解:使用固态聚合物膜作为电解质,传导H +离子。具有高效率、高纯度、低温度、低压力等优点,但也有成本高、寿命短、易堵塞等缺点。-碱性水电解:使用液态碱性溶液(如NaOH或KOH)作为电解质,传导OH -离子。具有成本低、寿命长、稳定性好等优点,但也有效率低、纯度差、高温度、高压力等缺点。固体氧化物(SOEC)水电解:使用固态陶瓷材料作为电解质,传导O 2-离子。具有高效率、高纯度、可逆性等优点,但也有成本高、寿命短、高温度(700~800℃)等缺点。张家口专业电解水生物质制氢技术主要包括热化学法和生物法两大类。
电解水制氢系统主要由电解槽、分离器、洗涤器、冷却器、供水、加碱等设备组成。电解槽是电解水制氢系统的**设备,为了降低水的电阻,提高电解效率,必须在水中加入NaOH或KOH电解质,配成30%左右的碱液注入电解槽。制氢环节是双碳目标的提出使“绿氢”成为减碳脱碳的重要途径。其中,电解水制氢是重要的制取绿氢的方法。电解水制氢规模的提升,也使电解槽市场迅速增长。根据HengCe(恒策咨询)的统计及预测,2023年全球水电解制氢设备市场销售额达到了11.96亿美元,预计2030年将达到171.4亿美元,年复合增长率(CAGR)为45.6%(2024-2030)。地区层面来看,中国市场在过去几年变化较快,2023年市场规模为百万美元,约占全球的%,预计2030年将达到百万美元,届时全球占比将达到%。
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。PEM电解水制氢系统由PEM电解槽和辅助系统(BOP)组成。
碱性水电解技术(ALK)是指在碱性电解质环境下进行电解水制氢的过程,电解质一般为30%质量浓度的KOH溶液或者26%质量浓度的NaOH溶液。较之于其他制氢技术,碱性电解水制氢可以采用非贵金属催化剂,且电解槽具有15年左右的长使用寿命,因此具有成本上的优势和竞争力。碱性电解水制氢技术已有数十年的应用经验,在20世纪中期就实现了工业化,商业成熟度高,运行经验丰富,国内一些关键设备主要性能指标均接近于国际先进水平,单槽电解制氢量大,易适用于电网电解制氢。但是,该技术使用的电解质是强碱,具有腐蚀性且石棉隔膜不环保,具有一定的危害性。目前工业上多选择在碱性环境中进行电解水反应。电解制氢内蒙古
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。沧州电解水制氢设备厂家
阴离子交换膜电解水技术(AEM)AEM是较为新兴的电解水制氢技术,尚处于研发阶段。备受关注的原因是其采用阴离子交换膜作为电解质,将ALK的低成本和PEM简单、高效的优点相融合。现阶段的研究重点阴离子交换膜材料开发和机理研究,主要以国外大学,国家实验室等科研机构主导(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其与PEM的根本区别在于将膜的交换离子由质子换为氢氧根离子。氢氧根离子的相对分子质量是质子的17倍,这使得其迁移速度比质子慢得多。AEM的优势是不存在金属阳离子,不会产生碳酸盐沉淀堵塞制氢系统。AEM中使用的电极和催化剂是镍、钴、铁等非贵金属材料,且产氢的纯度高、气密性好、系统响应快速,与目前可再生能源发电的特性十分匹配。但AEM膜的机械稳定性不高,AEM中电极结构和催化剂动力学需要优化。AEM电解水技术处于千瓦级的发展阶段,在全球范围内,一些研究组织/机构正在积***力于AEM水电解槽的开发,为了扩大这项技术的商业应用,仍然需要一些创新与改进。沧州电解水制氢设备厂家