灰氫是指通過化石燃料(如煤炭、石油、天然氣等)燃燒或重整制取的氫氣。在生產(chǎn)過程中,會(huì)釋放大量的二氧化碳,因此被稱為“灰氫”。這種制氫方式成本較低,但對(duì)環(huán)境影響較大,是目前全球主要的氫氣生產(chǎn)方式。藍(lán)氫是在灰氫的基礎(chǔ)上,應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)(CCUS),將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕獲并封存,從而減少碳排放。雖然藍(lán)氫的碳排放強(qiáng)度相對(duì)較低,但由于需要額外的碳捕集和封存技術(shù),其生產(chǎn)成本較高。綠氫目前沒有統(tǒng)一定義,國內(nèi)俗稱的綠氫就是可再生氫,即通過使用可再生能源(例如太陽能、風(fēng)能、核能等非化石能源)制造的氫氣?,F(xiàn)階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產(chǎn)出氫氣的方式,力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)零碳排放。電解水制氫的原理非常簡(jiǎn)單,就是水在電解槽中發(fā)生電解反應(yīng),產(chǎn)生氫氣和氧氣。滄州PEM電解水
現(xiàn)在世界上每年消耗的氫氣在5000萬噸左右,其中96%來自化石能源,*4%來自電解水,而且所用的電也并非全部來自可再生能源。綠氫是統(tǒng)籌解決全球氣候變化、能源安全與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要措施,伴隨著以綠色低碳為特征的能源產(chǎn)業(yè)和技術(shù)變革在世界范圍內(nèi)興起,綠氫發(fā)展將不斷加速。發(fā)展綠色氫能也是促進(jìn)我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),加快我國發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的強(qiáng)勁動(dòng)力。主要表現(xiàn)在:能源維度:利用本土可再生能源制氫,降低化石能源進(jìn)口依賴,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),提升能源自給與穩(wěn)定性。環(huán)境層面:助力各行業(yè)脫碳,尤其助力高排放行業(yè)達(dá)成碳中和,減少污染排放,改善大氣質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域:催生產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)新興產(chǎn)業(yè),推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳升級(jí),創(chuàng)造大量就業(yè)崗位,促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。技術(shù)方面:激發(fā)多領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新,增強(qiáng)自主創(chuàng)新力,利于國際合作交流,提升國際能源領(lǐng)域話語權(quán)。包頭pem電解水制氫設(shè)備目前,電解水制氫技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展。
目前,電解水制氫技術(shù)比較成熟,而且水是一種***存在的資源,氫氣也是一種清潔的燃料,并不會(huì)產(chǎn)生有害的排放物,所以這是一種可持續(xù)的能源生產(chǎn)方式,應(yīng)用比較***。同時(shí),在電解水制氫的過程,還可以利用來自可再生能源的電力,比如太陽能、風(fēng)能等,所以,電解水制氫在未來將成為更加環(huán)保和可持續(xù)的能源生產(chǎn)方式此外,電解水制氫技術(shù)的槽體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、價(jià)格便宜且技術(shù)成熟,已經(jīng)普遍應(yīng)用在燃煤電 廠、燃?xì)怆姀S和核電廠的氫冷發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫上,能夠持續(xù)提供可靠且滿足純度、濕度要求及用量的氫氣。
我國的氫能產(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)劃來看,國內(nèi)的電解水制氫市場(chǎng)的發(fā)展和規(guī)劃文件來相比有較大差距。氫能聯(lián)盟的100GW目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要前提,以此來分析,可以看出:目前國內(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)上增加國內(nèi)廠家出口到國外的一些數(shù)據(jù),世界所有國家對(duì)國內(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。電解水制氫的方法包括堿性電解水、質(zhì)子交換膜電解水和固體氧化物電解水等。
新興電解水制氫技術(shù)海水電解制氫:可直接利用海洋資源,但面臨高鹽度、腐蝕性等挑戰(zhàn)。未來應(yīng)開發(fā)抗腐蝕催化劑、適用的交換膜,改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)和電解槽裝置。耦合制氫:通過小分子氧化與析氫反應(yīng)耦合,降**氫能耗,提高能量效率。未來需深入探究耦合機(jī)制,開發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)并集成到可再生能源系統(tǒng)。研究總結(jié)與展望電解水制氫技術(shù)取得一定進(jìn)展,但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來應(yīng)提升催化劑性能、降低能耗、研制新型設(shè)備,以適應(yīng)可再生能源并網(wǎng)和清潔能源儲(chǔ)存需求,在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。在電解水制氫的反應(yīng)過程中,需要輸入一定的能量,電解質(zhì)就必不可少了。電解水制氫方法張家口
綠氫是利用可再生能源如風(fēng)電、水電、太陽能等制取的氫氣。滄州PEM電解水
電解水制氫,這一技術(shù)的**在于水分子在電解槽中的分解過程。當(dāng)直流電通過時(shí),水分子被分解為氫離子和氫氧根離子。隨后,氫離子在陰極獲得電子,經(jīng)歷還原反應(yīng)生成氫氣;而氫氧根離子則在陽極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣。整個(gè)過程的化學(xué)方程式簡(jiǎn)潔明了:2H2O → 2H2 + O2。堿性電解水制氫:原理:借助堿性電解質(zhì),如氫氧化鉀或氫氧化鈉,作為導(dǎo)電媒介,促使水電解在電解槽中順利進(jìn)行。特點(diǎn):該技術(shù)已經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展,穩(wěn)定性良好,且成本相對(duì)較低。但遺憾的是,其反應(yīng)速度較慢,能量轉(zhuǎn)換效率不高,同時(shí)產(chǎn)生的氫氣純度也需進(jìn)一步提升。應(yīng)用:堿性電解水制氫技術(shù)主要適用于大型工業(yè)制氫場(chǎng)合,特別是在電力成本低廉的地區(qū)。滄州PEM電解水