水电解制氢需要知道的事项

发布时间:

2023/11/06 23:03

电解槽生产方面,除了立足张家港的氢能装备产业基地外,还在上海设立氢能装备产业基地,该基地在水电解制氢领域布局以PEM电解槽为主,规划产能为年产1000套PEM制氢及燃料电池分布式能源系统。

水制氢的主要方法是电解水。电解水制氢又分碱性电解,PEM和SOEC三种方法。除了电解水制氢,还有很多其他将水分解制氢的方法,不过电解水制氢目前还是最成熟,成本的水制氢方法。

破解上述问题需从制氢技术环节和降本增效入手。绿氢制取和应用,无疑是我国氢能产业出路所在。以库车绿氢项目为例,电能被输送到制氢车间,通过碱性水电解方式获得氢气,所产氢气将全部由管道输送用于炼油装置生产。该项目采用电解水制氢替代原有的天然气制氢,每年可减排二氧化碳量50万吨左右。

●碱水电解制氢:目前在市场化中最成熟的电解技术占据着主导地位,碱性电解液通常采用氢氧化钾水溶液,在电解水制氢过程中输送离子。通过多孔石棉来分离水产生氢气和氧气。

电解制氢,无论是PEM/SOEC电解还是碱性水电解,都是将水分解为氢气和氧气,氢气从阳极析出,氧气从阴极析出。由于氢气与氧气的混合气体会产生爆炸性环境,(见本系列文章之二,防爆基础知识),如何有效的分离氢气和氧气避免出现爆炸性环境就是电解制氢过程的一个最主要的议题。

绿氢制备方式中主流的是通过可再生能源发电所得电力接入电解槽电解水制氢,电解水制氢技术主要有碱水电解(AWE)制氢、质子交换膜(PEM)纯水电解制氢和固体氧化物电解(SOE)制氢技术三种。

劣势:必须使用贵金属,成本高。目前催化剂只能选用贵金属如铱和钌。为此降低催化剂与电解槽的材料成本,特别是阴、阳极电催化剂的贵金属载量,提高电解槽的效率和寿命,是PEM水电解制氢技术发展的研究重点。

目前,电力制氢主要方式为电解水,技术手段主要包括碱性水电解制氢、质子交换膜电解制氢和固体氧化物电解制氢。其中,碱性水电解制氢和质子交换膜(PEM)电解水制氢2种技术成熟度高、已具备商业化,固体氧化物电解槽尚处于实验室阶段。不同制氢工艺特点对比见表1。由表1可知,在性能参数方面,质子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢具有更高的效率和更低的能耗。但相比之下,碱性电解水制氢的技术成熟度要远高于质子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢,是目前可以选择大规模开展电解水制氢的少数路线之一。因此,本项目选用碱性电解水制氢技术路线,工艺流程如图1所示。

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