氫氣具有高能量密度、易于儲存和轉化等特點,被廣泛應用于燃料電池、航空航天、化工等領域。燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過化學反應產生電能的裝置,它具有零排放、高效率、低噪音等優點,被廣泛應用于汽車、船舶、飛機等交通工具;航空航天領域中,氫氣被用作火箭燃料,因為它的燃燒產生的副產品是水,不會對環境造成污染;化工領域中,氫氣被用作還原劑、氫化劑、氫氣焊等。氫氣是一種易燃易爆的氣體,因此在制造、儲存和使用過程中需要注意安全。在制造氫氣的過程中,需要注意電解槽的設計、電流密度的控制、氣體的分離和純化等因素,以避免火災和的發生;在儲存和使用氫氣的過程中,需要采取相應的安全措施,如加壓儲存、防爆裝置、防靜電等,以確保人員和環境的安全。水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實際消耗的電能。甘肅工業電解水
氫氣,這一無碳綠色新能源,憑借其環保安全、高能量密度、高轉化效率、豐富儲量以及適用性等特點,在應對環境危機和構建清潔低碳能源體系中扮演著至關重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價格的持續攀升,尋找廉價且儲量豐富的替代能源制氫已成為當務之急。展望未來,生物能、太陽能、風能等可再生能源制氫在21世紀將逐漸嶄露頭角,但就目前而言,從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術仍相當有競爭力。值得注意的是,煤制氫因對環境和大氣造成嚴重污染而不被本項目考慮,因此不在討論之列。在選擇國內制氫原料路線時,必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復雜但技術成熟,甲醇制氫流程簡潔且設備常見,而水電解制氫則操作簡便至可實現全自動無人值守。在制氫純度方面,天然氣和甲醇制氫可達到999%,而水電解制氫在純度更高時可達9999%。同時,不同制氫方式對場地條件也有不同要求,例如天然氣制氫需考慮管道或槽車供應的便捷性,甲醇制氫則原料充足、運輸儲存方便,而水電解制氫的場地條件更為寬松。菏澤國內電解水制氫設備廠家熱工控制是通過控制系統運行的各項參數,實現系統的自動控制,保障系統安全、經濟運行。
2023年全球電解水制氫項目建設的主要推動者為各國各領域企業、地方。其中,各國能源、化工及交通領域的企業是直接推動方,主要基于自身傳統業務的綠色轉型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項目,制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統天然氣制氫;國際航運馬士基推動的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項目,為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次,各國的財政支持也是電解水制氫項目推進的重要因素,典型的如瑞典鋼鐵企業Ovako建成的綠氫替代傳統燃料冶金項目,綠氫產能約3千噸/年,其中瑞典能源署提供了30%以上的建設資金。
堿性電解水技術比較大的缺點在于工作電流密度較低、電解槽效率不高、占地面積大。特別在冬季,設備需要經過較長時間預熱,啟動時間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽、隔膜等設備、材料的加工、制備工藝在我國已經基本成熟,產業鏈相對完善,是目前在我國**適合規模化的技術路線。通過調研了解,目前國內比較大單槽制氫規模已經達到 3000 Nm3/h,電解槽直流電耗比較低可以達到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個電極之間施以直流電,并用隔膜將陰陽兩極分離開來,在陰極水分子被還原,生成氫氣和氫氧根離子,生成的氫氧根離子穿過隔膜到達陽極,在陽極側失電子析氧,生成氧氣和水。電解水制氫作為目前綠氫制備手段之一,備受世界各國關注。
2023年全球電解水制氫項目開始向大型化、萬噸級發展。據能景研究統計,2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項目中,千噸級以上氫氣產能的項目數量占比增大,由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中,2023年全球至少3項達到了萬噸級氫氣產能,其中規模比較大的是中國中石化新疆庫車綠氫項目,氫氣產能約2萬噸/年,電解槽裝機260MW。另有1萬噸/年氫氣產能項目2項,分別為中國的三峽集團內蒙古納日松光伏制氫項目,電解槽裝機70MW;巴西比較大氮肥企業Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項目(設計產能1萬噸/年),電解槽裝機60MW。目前我國電力大部分來自火電,因此碳排放很高,甚至超過煤制氫。濰坊工業電解水制氫技術
電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉化效率高、獲得的氫氣純度高。甘肅工業電解水
氫氣燃料電池汽車:如前所述,氫氣燃料電池汽車以氫氣為燃料,通過燃料電池產生電能驅動車輛行駛。與傳統燃油汽車相比,氫氣燃料電池汽車具有零排放、高效能、長續航里程等優點。目前,世界各國都在大力發展氫氣燃料電池汽車技術,加快加氫站等基礎設施建設。氫內燃機汽車:將氫氣作為燃料直接在內燃機中燃燒,驅動汽車行駛。氫內燃機汽車的技術相對成熟,成本較低,但與氫氣燃料電池汽車相比,其效率和環保性能稍遜一籌。目前,氫內燃機汽車仍處于研發和示范階段。甘肅工業電解水