安陽(yáng)PEM電解水制氫技術(shù)

目前工業(yè)界主流堿性電解槽3000A/m2對(duì)應(yīng)的小室槽壓為1.85V左右，少數(shù)新銳產(chǎn)品能達(dá)到6000A/m2@1.85V。但是，需要著重提醒的是，雖然大量學(xué)術(shù)論文中達(dá)到了很好的技術(shù)指標(biāo)，但是測(cè)試的方法卻達(dá)不到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。“工欲善其事必先利其器”，為了快速獲得與工業(yè)場(chǎng)景對(duì)標(biāo)的有效數(shù)據(jù)，就需要在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)合隔膜堿性電解槽上進(jìn)行測(cè)試。采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件和方法來(lái)測(cè)試催化電極，以國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界在電解水制氫領(lǐng)域內(nèi)的規(guī)模和實(shí)力，研發(fā)潛力將被快速激發(fā)和釋放，對(duì)國(guó)內(nèi)堿性電解槽行業(yè)帶來(lái)性的貢獻(xiàn)。氫氣因其清潔無(wú)污染、熱量高等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)發(fā)展前景的清潔能源。安陽(yáng)PEM電解水制氫技術(shù)

陽(yáng)離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子（陽(yáng)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(guò)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(diǎn)，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(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)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(guò)高，使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。平頂山附近電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。

三種制氫路線：“成本”短期制約，“可持續(xù)”長(zhǎng)期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應(yīng)制備氫氣的技術(shù)，可再生電力制氫稱為“綠氫”，是零碳排、可持續(xù)的“路線”，但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素，其規(guī)模化應(yīng)用需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)推動(dòng)降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價(jià)、單位電耗、設(shè)備單價(jià)、運(yùn)行壽命等因素。隨著后續(xù)風(fēng)光發(fā)電LCOE下降、電解槽量產(chǎn)降本、效率提升和壽命增加，電解水制氫成本有望逐步接近工業(yè)副產(chǎn)氫甚至煤制氫，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。

2023年全球電解水制氫項(xiàng)目開(kāi)始向大型化、萬(wàn)噸級(jí)發(fā)展。據(jù)能景研究統(tǒng)計(jì)，2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項(xiàng)目中，千噸級(jí)以上氫氣產(chǎn)能的項(xiàng)目數(shù)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(xiàng)達(dá)到了萬(wàn)噸級(jí)氫氣產(chǎn)能，其中規(guī)模比較大的是中國(guó)中石化新疆庫(kù)車(chē)綠氫項(xiàng)目，氫氣產(chǎn)能約2萬(wàn)噸/年，電解槽裝機(jī)260MW。另有1萬(wàn)噸/年氫氣產(chǎn)能項(xiàng)目2項(xiàng)，分別為中國(guó)的三峽集團(tuán)內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項(xiàng)目，電解槽裝機(jī)70MW；巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項(xiàng)目（設(shè)計(jì)產(chǎn)能1萬(wàn)噸/年），電解槽裝機(jī)60MW。生物質(zhì)制氫技術(shù)主要包括熱化學(xué)法和生物法兩大類。

我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的相關(guān)文件是相對(duì)較保守的數(shù)據(jù)，因?yàn)楦鶕?jù)目前的一些項(xiàng)目規(guī)劃來(lái)看，國(guó)內(nèi)的電解水制氫市場(chǎng)的發(fā)展和規(guī)劃文件來(lái)相比有較大差距。氫能聯(lián)盟的100GW目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要前提，以此來(lái)分析，可以看出：目前國(guó)內(nèi)已有的電解水制氫設(shè)備總計(jì)產(chǎn)能在1GW左右；到2023年預(yù)計(jì)有2GW左右的產(chǎn)能；到2025年預(yù)計(jì)有10GW的產(chǎn)能；到2030年預(yù)計(jì)有100GW的產(chǎn)能。如果在此基礎(chǔ)上增加國(guó)內(nèi)廠家出口到國(guó)外的一些數(shù)據(jù)，世界所有國(guó)家對(duì)國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備的需求量還會(huì)有相應(yīng)的增幅，預(yù)計(jì)2030年在130GW左右。采用低碳?xì)洳粌H能在短期內(nèi)迅速擴(kuò)大市場(chǎng)需求，還能有效減少溫室氣體排放。鄭州小型電解水制氫設(shè)備銷售

氫燃料汽輪機(jī)和氫氣冶金等新興領(lǐng)域也在不斷發(fā)展。安陽(yáng)PEM電解水制氫技術(shù)

氫氣，這一無(wú)碳綠色新能源，憑借其環(huán)保安全、高能量密度、高轉(zhuǎn)化效率、豐富儲(chǔ)量以及適用性等特點(diǎn)，在應(yīng)對(duì)環(huán)境危機(jī)和構(gòu)建清潔低碳能源體系中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價(jià)格的持續(xù)攀升，尋找廉價(jià)且儲(chǔ)量豐富的替代能源制氫已成為當(dāng)務(wù)之急。展望未來(lái)，生物能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源制氫在21世紀(jì)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(shù)仍相當(dāng)有競(jìng)爭(zhēng)力。值得注意的是，煤制氫因?qū)Νh(huán)境和大氣造成嚴(yán)重污染而不被本項(xiàng)目考慮，因此不在討論之列。在選擇國(guó)內(nèi)制氫原料路線時(shí)，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(fù)雜但技術(shù)成熟，甲醇制氫流程簡(jiǎn)潔且設(shè)備常見(jiàn)，而水電解制氫則操作簡(jiǎn)便至可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守。在制氫純度方面，天然氣和甲醇制氫可達(dá)到999%，而水電解制氫在純度更高時(shí)可達(dá)9999%。同時(shí)，不同制氫方式對(duì)場(chǎng)地條件也有不同要求，例如天然氣制氫需考慮管道或槽車(chē)供應(yīng)的便捷性，甲醇制氫則原料充足、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，而水電解制氫的場(chǎng)地條件更為寬松。安陽(yáng)PEM電解水制氫技術(shù)