灰氢是指通过化石燃料(如煤炭、石油、天然气等)燃烧或重整制取的氢气。在生产过程中,会释放大量的二氧化碳,因此被称为“灰氢”。这种制氢方式成本较低,但对环境影响较大,是目前全球主要的氢气生产方式。蓝氢是在灰氢的基础上,应用碳捕集与封存技术(CCUS),将生产过程中产生的二氧化碳捕获并封存,从而减少碳排放。虽然蓝氢的碳排放强度相对较低,但由于需要额外的碳捕集和封存技术,其生产成本较高。绿氢目前没有统一定义,国内俗称的绿氢就是可再生氢,即通过使用可再生能源(例如太阳能、风能、核能等非化石能源)制造的氢气。现阶段电解水是主要的将这些外部能源吸收并生产出氢气的方式,力争实现零碳排放。目前我国电力大部分来自火电,因此碳排放很高,甚至超过煤制氢。山西PEM纯水电解制氢设备
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。山东电解水制氢氢能在推动能源转型方面扮演着至关重要的角色。
主流电解水制氢技术碱性电解水制氢:技术成熟,已商业化,但存在电流密度低、气体交叉混合等问题。通过采用微间隙或零间隙结构可提升效率,未来应开发低成本非贵金属催化剂。质子交换膜电解水制氢:具有高电流密度、高气体纯度等优点,但成本高、材料腐蚀问题突出。研究聚焦于开发非贵金属催化剂,降低成本并提高材料耐腐蚀性。阴离子交换膜电解水制氢:成本效益高,但处于起步阶段,膜材料性能和设备应用有待探索。未来需优化非贵金属催化剂,开发新型纳米结构材料。固体氧化物电解水制氢:高温下效率高,但稳定性和耐久性不足。研究重点是开发新型材料和催化剂,解决高温下的稳定性问题。
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%。电解水制氢作为目前绿氢制备手段之一,备受世界各国关注。
在电解水制氢中,有几个重要的参数需要考虑,包括电解池的电压、电流密度、电解液的种类和浓度等。这些参数对电解水制氢的效率、成本和环境影响等方面都有影响。 电解水制氢的优点包括:1.低污染:电解水制氢不会产生任何污染物,只会产生氢气和氧气,对环境没有任何危害。2.高效率:电解水制氢的效率比其他制氢方法高,能够实现高纯度的氢气制备。3.低成本:电解水制氢的成本相对较低,因为原材料水是丰富、廉价的资源。4.可再生性:电解水制氢是一种可再生能源的制氢方法,可以通过太阳能、风能等可再生能源来产生电力,从而实现对氢气的制备。电解水制氢作为一种清洁、高效的制氢方式,具有广泛的应用前景。山西PEM纯水电解制氢设备
但该制氢方式需要消耗大量的电能,其中电价占总氢气成本的60%~80%。山西PEM纯水电解制氢设备
该技术是指使用质子(阳离子)交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液),并使用纯水作为电解水制氢原料的制氢过程。和碱性电解水制氢技术相比,PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点,并且,PEM电解水制氢技术工作效率更高,易于与可再生能源消纳相结合,是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行,因此设备需要使用含贵金属(铂、铱)的电催化剂和特殊膜材料,导致成本过高,使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。山西PEM纯水电解制氢设备
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