在雙碳目標(biāo)驅(qū)動下,中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)業(yè)鏈端入局企業(yè)在迅速增加,應(yīng)用端在逐步突破。中國布局電解水制氫的企業(yè)數(shù)量快速增加,據(jù)統(tǒng)計,電解槽裝備企業(yè)數(shù)量已超百家,產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)已超二百家。自2021年至今,國內(nèi)已有接近40款堿性電解槽產(chǎn)品發(fā)布。中國已有超過百個在建和規(guī)劃中的電解水制氫項目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個領(lǐng)域。接近75%的綠氫項目坐落于三北地區(qū),約80%的項目采用堿性電解水制氫技術(shù)。PEM電解槽的電流密度更大,通常在10000?A/m2以上。煙臺小型電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)是指使用質(zhì)子(陽離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行,因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥) 的電催化劑和特殊膜材料,導(dǎo)致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。東營小型電解水制氫設(shè)備廠家它具備將大量可再生能源電力轉(zhuǎn)移到難以深度脫碳工業(yè)部門的潛力。
陰離子交換膜電解水技術(shù)(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術(shù),尚處于研發(fā)階段。備受關(guān)注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質(zhì),將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優(yōu)點相融合?,F(xiàn)階段的研究重點陰離子交換膜材料開發(fā)和機理研究,主要以國外大學(xué),國家實驗室等科研機構(gòu)主導(dǎo)(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質(zhì)子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質(zhì)量是質(zhì)子的17倍,這使得其遷移速度比質(zhì)子慢得多。AEM的優(yōu)勢是不存在金屬陽離子,不會產(chǎn)生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料,且產(chǎn)氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應(yīng)快速,與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機械穩(wěn)定性不高,AEM中電極結(jié)構(gòu)和催化劑動力學(xué)需要優(yōu)化。AEM電解水技術(shù)處于千瓦級的發(fā)展階段,在全球范圍內(nèi),一些研究組織/機構(gòu)正在積***力于AEM水電解槽的開發(fā),為了擴大這項技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用,仍然需要一些創(chuàng)新與改進。
氫能近兩年市場規(guī)模呈突飛猛進的態(tài)勢,呈現(xiàn)出項目規(guī)模大、客戶較為集中、要求更專業(yè)的特點??蛻羧杭性诿夯?、石油化工、氣體公司等行業(yè)。制氫單位成本 LCOH 仍是限制綠氫普遍應(yīng)用的關(guān)鍵,而作為生命周期達(dá) 20 年以上的化工裝置,其運行的安全、穩(wěn)定對 LCOH 的影響很大。前述客戶群對制氫裝備這一雖具有較長應(yīng)用歷史,但 2000 年以來一直未大規(guī)模應(yīng)用于降碳場景的技術(shù)產(chǎn)品持一定程度的觀望態(tài)度,即對設(shè)備的壽命、利用率、衰減等關(guān)乎裝備安全、穩(wěn)定、可靠運行的指標(biāo)十分關(guān)注。此外,前述客戶群期望廠商能夠提供這些指標(biāo)的支撐素材和邏輯,以獲得金融機構(gòu)的資金支持。堿性電解水制氫設(shè)備由于電解質(zhì)的穩(wěn)定性較好,價格較低,因此在實際應(yīng)用中使用較為多。
海外 PEM 技術(shù)裝備應(yīng)用較國內(nèi)更。這主要源于國內(nèi) ALK 廠家強大的成本管控能力,即海外廠商 PEM 電解槽較 ALK 電解槽價格差異遠(yuǎn)小于國內(nèi)廠商 PEM 電解槽較 ALK 電解槽價格差異。海外電解槽呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)化趨勢較國內(nèi)更強。國內(nèi) ALK 產(chǎn)品多為定制交付模式,產(chǎn)品規(guī)格變化較多,客戶需求也不固定。國內(nèi)央企參與為主的大型示范項目一定程度上推動制氫裝備廠家進行功能創(chuàng)新,如多對一的大規(guī)模制氫撬塊,低電耗制氫裝備等。海外制氫裝備多為固定規(guī)格、固定設(shè)計,從電解小室,到電解槽、氣液分離框架、電氣設(shè)備均為標(biāo)準(zhǔn)版本。這兩種模式各有利弊,未來的發(fā)展方向存在一定不確定性。中國已有超過百個在建和規(guī)劃中的電解水制氫項目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個領(lǐng)域。邯鄲國內(nèi)電解水制氫設(shè)備銷售
電解槽的基本組成單位是電解池。煙臺小型電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
強堿性溶液作為電解液生產(chǎn)氫氣的工藝在20世紀(jì)中期被工業(yè)化。雖然其成本相對較低,但許多研究發(fā)現(xiàn),使用堿性溶液作為電解質(zhì)的過程消耗大量淡水資源,堿液易流失和腐蝕、能耗高,與可再生能源發(fā)電的適配性較差。新興的堿性AEM技術(shù)因其高效、低成本的優(yōu)勢作為下一代堿性電解技術(shù)的發(fā)展方向而受到關(guān)注。它可以實現(xiàn)比PEM技術(shù)和SOEC技術(shù)同等甚至更高的電解效率,并降低了整體成本。然而,目前的陰離子交換膜有一定局限性,未來AEM技術(shù)的突破點可能是開發(fā)高穩(wěn)定、長壽命的陰離子交換膜。目前,國內(nèi)外對堿性溶液作為電解質(zhì)技術(shù)的研究主要集中在尋找耐腐蝕的膜電極材料和合適的催化劑上。煙臺小型電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量