目前中国的PEM电解槽发展和国外水平仍然存在一定差距。国内生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模大约在200Nm3/h,而国外生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模可以达到500Nm3/h。相比国外,国内利用可再生能源耦合PEM电解水制氢的项目也相对偏少。国内大多数工业级可再生能源电解水制氢应用项目仍然以碱性水电解为主。总之,PEM电解水制氢技术基本成熟,进入了商业化早期阶段。但PEM电解水制氢技术仍然存在成本高的问题,性能和耐久性也有待提升,未来需要聚焦质子交换膜、电催化剂、气体扩散层与双极板等关键技术,进一步降低成本,提升商业化程度。制氢效率是衡量系统性能的重要指标之一,它反映了系统将电能转化为化学能(即氢气)的能力。锡林郭勒专业电解水制氢设备厂家

我国的电解水制氢技术起源于苏联设备,对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主,该种设备技术流程简单,操作方便,各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液,电解质的质量浓度一般为 20%-30%以保证电解液具有较高的电导率,并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻,但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面,当前,工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积,使气体停滞时间缩短,从而提高电解槽内电解液的电导率,当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机,能够减少启动成本,近一些高压设备已经开始得到发展。威海小型电解水制氢技术PEM电解水制氢装置辅助系统包括四大系统:电源供应系统、氢气干燥纯化系统、去离子水系统和冷却系统。

电解水制氢,即通过电能将水分解为氢气与氧气的过程,该技术可以采用可再生能源电力,不会产生CO2和其他有毒有害物质的排放,从而获得真正意义上的“绿氢”。电解水制氢原料为水、过程无污染、理论转化效率高、获得的氢气纯度高,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%。实际来看,绿氢制备的技术路线有多种,包括:碱性水电解技术(ALK)、阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)、固体氧化物水电解技术(SOEC)、阴离子交换膜电解水技术(AEM)。
风能是一种很有前途的可再生能源,它能减少温室气体排放和对化石燃料的依赖。然而,作为一种天然能源,速率可变和不稳定性是风能的固有性质。可变和不稳定是由于不同天气条件引起的随机变化。风力发电每天都在变化,也被认为是高度间歇性的,因为它的输出取决于风速、大气条件和其他因素,这种间歇性对电网运营商确定给定时刻的可用电量提出了挑战。对于风能的不稳定性,可以采用一种可再生能源的组合系统,即太阳能、风能、潮汐等多种能源的协同组合。该组合系统一般能产生更可靠的电力,且优于系统,提高了效率和可靠性。例如,风能和太阳能的协同效应可以较好地缓解风能和太阳能各自发电的不稳定性。未来需要开发出更多更优的组合可再生能源系统。随着绿氢产业备受重视,带动电解水制氢设备需求大幅上涨,设备订单同比也明显增长。

水电解制氢中一般要求运行在稳定或接近稳定的电力输入下以保障整体性能和可靠性,而可再生能源包括风和太阳能具有波动性的天然特征,这导致可再生能源电力无法完全用于制氢,不利于实现可再生能源的有效利用。目前碱性电解槽表现出一定的波动性负荷跟随能力,如允许在 30%-110%比例的额定制氢功率区间内运行,但缺乏长期的示范验证。尤其是当输入电力波动性变化时,电解槽内温度、电位等参数发生瞬态变化,水或碱液等传质响应滞后,导致局部高温或高电势,可能对电极、隔膜等材料造成不可逆损害,从而影响制氢性能,削减电解槽寿命。基于波动性对电解槽的工况-材料-结构-性能影响规律,进行正向设计开发,研究缓解策略,提升电解槽抵抗电源波动能力,从而增加可再生能源利用率,对于降低电解水制氢成本、推动规模化应用具有重要意义。但是由于电解过程效率不高,能耗较大,并且需要消耗大量的水资源,因此应用范围受到一定限制。宁夏国内电解水制氢设备企业
取决于功率的大小,一个PEM电解槽包含数十甚至上百个电解池。锡林郭勒专业电解水制氢设备厂家
制氢效率方面,行业成熟产品的直流电耗普遍在4.5kWh/Nm3左右,隆基氢能发布的Hi1系列电解槽可以实现4.3、4.1kWh/Nm3的直流电耗,可以行业水平。单体装备制氢量方面,隆基氢能、718所、NEL、西门子、Mcphy等厂家均推出了15MW左右的单体制氢装备,有效降低了制氢装备成本。制氢压力方面,部分厂家如NEL、蒂森克虏伯、西门子采用常压配套压缩机方案满足终端用氢需求,部分厂家如隆基氢能、718所采用中压配套压缩机方案满足终端用氢需求,部分厂家如Sunfire、Mcphy、西门子及大部分PEM厂家采用3Mpa左右的制氢压力配套压缩机方案满足终端用氢需求。行业尚未形成清晰的制氢压力方向,不同厂家技术理念也各不相同,应结合不同压力方案的成本、性能、可靠性差异选择合适的一种。 锡林郭勒专业电解水制氢设备厂家