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。現(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(jìn)。
氫能近兩年市場規(guī)模呈突飛猛進(jìn)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??蛻羧杭性诿夯ぁ⑹突?、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(jìn)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