电解水制氢就是利用电力将水分解成氢气和氧气的化学反应过程。电解水的反应公式为:2H2O→2H2+O2,反应需要利用电流作为驱动力。具体来说,将两根电极插入水中,通电时,阴阳极上分别析出氢气和氧气,随后通过气体分离器分离收集。电解槽是实现电解水制氢的设备,它可以将直流电通过电极分解电解质溶液,并将电解产物分离出来。电解槽的类型多样,常用的有对流式电解槽、膜法电解槽等。电源是电解水制氢的重要组成部分,需要提供足够的电流和电压以保证反应能够正常进行。一般采用直流电源,其电压和电流的大小取决于电解槽的大小和反应条件。燃料电池汽车被视为整个绿氢行业的先导产业,但下一步的关键是成本下降,同时带动更大场景更大规模应用。甘肃国内电解水制氢设备产量
从近年来发布的氢能相关主要国家政策和相关战略可以看出:氢能 2020 年列入能源范畴,2022 年上升至国家能源战略高度,这与提出碳达峰碳中和目标和能源饭碗端在自己手中的指示,与中石化打造氢能公司目标是一致的。目前成熟的电解水技术为碱水电解和质子交换电解。从国际能源署预测,全球制氢技术仍以碱性电解水为主。从今年季度国内上马的制氢项目也可以看出全部为碱性电解制氢技术。2022 年中国碱性电解水制氢设备的出货量约 800MW,质子交换膜电解水制氢设备的出货量约 24MW,在 2021 年基础上实现翻番,2023 年上半年已公开招标项目装机规模超 400MW,绝大多数均采用碱性水电解制氢技术,预计 2023 年国内电解槽订单量将超 1GW 水平。山西国内电解水制氢设备PEM电解水制氢技术目前设备成本较高。
发明人发现:在电解水装置电解水工作结束后,电解水装置中电解电极组件所在的电解容器内电解水重要品质指标例如ph值、含氢量数值会较快发生变化,这个问题影响了电解水应用。本发明人经过长期研究,找到了产生问题的原因,并提出本方法,较好解决了在电解水装置电解水工作结束后较好保持电解水品质的问题。技术实现要素:本发明提出在电解水装置电解水工作结束后保持电解水品质的方法,其特征是:电解水容器、浸泡在电解水容器水中的电解水电极组件、可控电解水电源、控制电路;在电解水工作时,电极组件的极间等效电容被电解电流充电至电压ur,在电解水工作结束后,ur会放电对容器中水及电极间隙中储水作反正常电解水电流方向电解,改变电解水品质;另外,电解水工作结束后,电解水品质会随时间而发生改变;为使电解水工作结束后电解水不发生反方向电解并能够较长时间保持品质不发生改变,采取如下控制工艺:在电解水工作结束后,控制电路控制可控电解电源继续给电解电极组件提供一定的品质维持电流,电流方向与电解水工作电流方向相同,比电解水工作电流较小,以免于长时间较大电流影响电解水品质变差或者耗电较大。所述可控电解水电源。
在政策及市场需求带动下,近几个月来,电解水制氢设备相关新产品不断推出。今年6月,中船派瑞氢能鄂尔多斯首台套2000Nm3/h电解槽在伊旗正式下线;同月,宏泽(江苏)科技股份有限公司和宏泽海槿(江苏)氢能源科技有限公司在江阴市临港开发区发布了100-2000Nm3/h的Hz系列碱性水制氢电解槽,并同时下线了我国首台2000Nm3/h常压碱性水制氢电解槽,寿命可达20年以上。7月,氢晨科技发布自主研发的兆瓦级大功率质子交换膜电解槽,单槽额定制氢量250标方/时,可在5%-150%的宽功率输入范围内稳定运行。海德氢能也于近日推出碱性电解制氢系统“氢舟”,额定直流电耗在4.0-4.3kWh/Nm3,实现20%-110%的负荷范围。该设备通过特定的膜过滤技术,将氢气从混合气体中分离出来。
从目前国内外绿氢产能和项目分布来看,我国绿氢产业处于快速起步阶段,光伏制氢的装机和应用规模在近几年集中爆发,正在运行的电解槽制氢系统多为全新产品或处于设计寿命期内,尚未出现大批量的性能衰减故障或退役等可靠性问题。因此目前国内厂商主要关注制氢系统的能耗、成本等产品参数,电解槽及系统的性能退化与可靠性等方面尚未引起普遍重视。国产制氢系统的一些关键零部件,尤其是电解槽隔膜和电极的产能和技术主要来自进口,由于材料和技术受限,多数中小型制氢系统厂商缺乏关键材料和零部件的检验检测能力,一些大型企业虽然具备一定的测试能力,从行业整体来看仍处于初级阶段,并且新老技术上存在严重脱节。电解水制氢作为目前制取绿氢主要的方式,市场规模正不断扩大。秦皇岛小型电解水制氢设备销售
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。甘肃国内电解水制氢设备产量
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。甘肃国内电解水制氢设备产量