和碱性电解水制氢技术相比,PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点。PEM电解槽的电流密度更大,通常在10000 A/m2以上。PEM电解槽的产氢纯度通常在99.99%左右。由于PEM电解槽使用纯水作为电解原料,产生的氢气中不会带入碱雾,有利于提升氢气品质。另外,质子交换膜的气体渗透率低,这有助于避免氢气和氧气的气体交叉渗透现象。PEM电解槽无需严格控制膜两侧压力,具有快速启动停止和快速功率调节响应的优势,适用于可再生能源发电波动性输入。PEM电解水制氢的系统响应速度快,适应动态操作。包头本地电解水
碱性电解水制氢设备主要有电气部分、电解槽、分离框架、纯化系统、冷却系统、补水配碱系统、氮气吹扫系统、压缩空气系统组成。1、电气部分主要包括:电压器、整流柜、控制柜、配电柜。变压器:把前端高压电(比如10KV)变成适合电解槽使用的电压。整流柜:电解槽电解时使用的是直流电,整流柜将交流转换成直流。控制柜:控制系统实行PLC自动控制,设置人机界面。主要由PLC系统、仪表、继电器等组成,是整个制氢和纯化设备的控制中心。配电柜:给系统内循环泵、补水泵等供电。泰安国内电解水制氢设备固体氧化物电解水制氢设备可以实现高温、高效率的制氢过程,并且具有较高的稳定性,但是设备成本较高。
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。
使用纯水电解,避免了潜在的环境污染,对环境友好;在工业领域,PEM水电解制备的绿氢应用于合成氨、炼油、化工、钢铁等碳密集型行业,有助于实现双碳目标;在交通领域,采用PEM水电解制氢技术建造加氢站现场制备绿氢,应用于燃料电池汽车、铁路、航空及航运等领域;在电力领域,将风力、光伏等新能源电力接入氢储能系统,用于电解水制取绿氢,制得的氢气储存在储氢罐中,需要时再将氢气结合氢燃料电池发电并网,为电网供电,由此可以解决大规模消纳可再生能源的问题。PEM电解槽是PEM电解水制氢装置的重要部分。
从目前国内外主流的碱性电解槽生产厂家对外公布的产品参数来分析,大部分设备制造商的制氢装备出口压力为 1.4MPa-1.6MPa 范围,其中部分厂家也逐步提高碱性电解槽装备出口制氢压力,比较高可达 3.2MPa。制氢装备出口压力呈现逐步提高的趋势,究其原因主要是氢气的下游应用厂家的接入压力较高。例如合成氨反应压力约为 13.5MPa-15MPa、甲醇反应器压力约为 4.5MPa-6MPa、加氢站输入压力为≥5MPa,氢气下游实际应用压力会有提高,而制氢装备出口压力至氢气场景接入之间就存在一个氢气压差,就需要配置氢气压缩机,氢气压缩机根据流量、压缩比、温度、类型等因素影响,就会投入不同的氢气压缩成本,提升氢气从制氢到用氢的单位氢气成本价格。在未来的研发中,制氢设备不断迭代升级,有望在能源转型和氢能产业中发挥更为重要的作用。秦皇岛工业电解水制氢设备厂家
国内生产的PEM电解槽单槽制氢规模大约在200 Nm3/h,国外生产的PEM电解槽单槽制氢规模可以达到500Nm3/h。包头本地电解水
以往的制氢装备均应用在多晶硅、电厂等场景,例如某多晶硅厂,氢气主要应用于多晶硅还原炉的还原气体,制氢站是按照 2 万吨多晶硅的产能设计,所以用气量很多情况多晶硅产能较为稳定,且用电来自电网,制氢装备多数情况处于 60%负荷运行,氢气储罐压力主要维持在 0.9-1.2MPa 之间。针对光伏制氢系统,由于光伏发电的间歇波动特性,制氢装备需要考虑供电的不稳定性,对制氢装备带来了全新的挑战。如何评价光伏制氢系统需要进行全新的定义,例如:初始响应时间、总响应时间、比较大斜坡速率、比较低工作点、冷启动时间、热启动时间、关机时间等等。包头本地电解水