太陽能作為豐富、純凈的可再生能源,能推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。光伏發(fā)電有助于能源安全,減少化石燃料的消耗和排放,并滿足日益增長(zhǎng)的電力需求。然而,光伏發(fā)電的發(fā)展也受到許多因素的影響。首先,光伏材料的成本相對(duì)較高,特別是太陽能電池板的生產(chǎn)成本較高。其次,廢舊太陽能電池板由于其環(huán)境影響和能源損失而被認(rèn)為是危險(xiǎn)廢物。因此,需要降低光伏材料的生產(chǎn)成本,提高太陽能電池的耐久性,并開發(fā)回收方案,解決有毒廢物的問題,促進(jìn)更的光伏應(yīng)用。此外,光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性受氣候條件和地理位置的影響很大。在一些地區(qū),冬季的天氣條件可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降,從而影響發(fā)電效率。由于光伏系統(tǒng)的不穩(wěn)定性,可以使用混合風(fēng)能太陽能發(fā)電系統(tǒng)。因此,需要開發(fā)出更多的混合可再生能源系統(tǒng),如太陽能、風(fēng)能和潮汐能的結(jié)合。PEM電解水制氫是制取綠氫的主要技術(shù)路線之一,與可再生能源適配度高,是極具潛力的制氫技術(shù)。呼和浩特本地電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
在雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,中國(guó)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(guó)布局電解水制氫的企業(yè)數(shù)量快速增加,據(jù)統(tǒng)計(jì),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(guó)內(nèi)已有接近40款堿性電解槽產(chǎn)品發(fā)布。中國(guó)已有超過百個(gè)在建和規(guī)劃中的電解水制氫項(xiàng)目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個(gè)領(lǐng)域。接近75%的綠氫項(xiàng)目坐落于三北地區(qū),約80%的項(xiàng)目采用堿性電解水制氫技術(shù)。阿拉善PEM電解水制氫設(shè)備價(jià)格電解槽的基本組成單位是電解池。
貴金屬、貴金屬合金及其氧化物仍然是性能比較好的催化劑。然而,貴金屬催化劑的使用成本較高,開發(fā)高性能、低成本的催化劑非常重要。過渡金屬催化劑和非金屬催化劑具有制備成本低的優(yōu)點(diǎn),通過尺寸和形貌調(diào)控、導(dǎo)電載流子材料復(fù)合、原子摻雜、晶相調(diào)控、非晶態(tài)工程、界面工程等設(shè)計(jì)策略,可提高其催化活性。開發(fā)高效、低成本的催化劑是電解水制氫的關(guān)鍵步驟。貴金屬催化劑由于其成本高、存儲(chǔ)量低,難以支持大規(guī)模應(yīng)用。過渡金屬和非金屬材料成本低,具有較大的豐度,是替代貴金屬催化劑的理想材料。圖7比較了不同類型的催化劑。與貴金屬催化劑相比,過渡金屬催化劑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,催化機(jī)理復(fù)雜,非金屬催化劑的活性有待提高。這三類電解水制氫催化劑都有待進(jìn)一步研究。
利用豐富的海水代替淡水作為電解液有望解決淡水消耗的問題。由于海水的中性、緩沖能力弱和高氯離子濃度特點(diǎn),直接分解未經(jīng)處理的海水仍然是困難的。迫切需要新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展來指導(dǎo)電解海水以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)產(chǎn)氫。實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的制氫是終目標(biāo),因此,設(shè)計(jì)能達(dá)到高電流密度的高效、穩(wěn)定的電解海水催化劑尤為重要。此外,海上風(fēng)電、潮汐和光伏技術(shù)具有豐富的資源和廣闊的前景優(yōu)勢(shì),有望成為未來綠色能源的支柱。海上風(fēng)電具有風(fēng)速高、靜默期短、節(jié)約土地資源等優(yōu)點(diǎn),但也存在著建設(shè)成本高、能源利用率低、交通困難等問題。沿海地區(qū)太陽能資源豐富,可以充分利用水的反射光,提高發(fā)電量。與地面光伏相比,可增加5%-10%,但也存在投資成本高、環(huán)境影響大等問題。因此,海水制氫、海上風(fēng)電、海洋潮汐發(fā)電和海上光伏發(fā)電都需要以技術(shù)創(chuàng)新的突破為基礎(chǔ),并與未來能源發(fā)展的趨勢(shì)相結(jié)合。接近 75%的綠氫項(xiàng)目坐落于三北地區(qū),約 80%的項(xiàng)目采用堿性電解水制氫技術(shù)。
PEM(Protonexchangemembrane)是質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)的簡(jiǎn)稱。和堿性電解水制氫技術(shù)不同,PEM電解水制氫技術(shù)使用質(zhì)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的原料,避免了潛在的堿液污染和腐蝕問題。PEM電解槽運(yùn)行時(shí),水分子在陽極側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子,生成氧氣和質(zhì)子。隨后,電子通過外電路轉(zhuǎn)導(dǎo)至陰極,質(zhì)子在電場(chǎng)的作用下,通過質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)至陰極,并在陰極側(cè)發(fā)生還原反應(yīng),得到電子生成氫氣,反應(yīng)后的氫氣和氧氣將通過陰陽極的雙極板收集并輸送。隨著綠氫產(chǎn)業(yè)備受重視,帶動(dòng)電解水制氫設(shè)備需求大幅上漲,設(shè)備訂單同比也明顯增長(zhǎng)。巴彥淖爾小型電解水制氫設(shè)備價(jià)格
PEM電解水制氫是指使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì),并使用純水作為電解水制氫的原料的制氫過程。呼和浩特本地電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量
在電解水制氫設(shè)備的選擇上,需要根據(jù)實(shí)際需求和使用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。常見的電解水制氫設(shè)備包括堿性電解水制氫設(shè)備、酸性電解水制氫設(shè)備和固體氧化物電解水制氫設(shè)備。堿性電解水制氫設(shè)備由于電解質(zhì)的穩(wěn)定性較好,價(jià)格較低,因此在實(shí)際應(yīng)用中使用較為。而酸性電解水制氫設(shè)備因?yàn)槠涓咝А⒏呒兌鹊臍錃猱a(chǎn)出而備受關(guān)注,但是設(shè)備價(jià)格和穩(wěn)定性相對(duì)較差。固體氧化物電解水制氫設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高溫、高效率的制氫過程,并且具有較高的穩(wěn)定性,但是設(shè)備成本較高??偟膩碚f,電解水制氫設(shè)備在未來的能源領(lǐng)域中擁有重要的應(yīng)用前景,并且相關(guān)技術(shù)還有提升的空間。呼和浩特本地電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量