作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布,助力電力系統與難以深度脫碳的工業、建筑和交通運輸部門建立起產業聯系,不斷豐富氫氣的應用場景。這也為PEM水電解制氫技術帶來巨大的發展空間。相比PEM水電解,AEM水電解選用固體聚合物陰離子交換膜作為隔膜材料,膜電極催化劑、雙極板材料可選性更寬廣,未來突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。應用推廣方面,當下電力系統中波動性可再生能源份額不斷上升,未來幾十年這一趨勢仍將延續。可再生能源制氫是單獨綠色低碳制氫方式,不但能提高電網靈活性,而且可遠距離運輸和分配可再生能源,支持可再生能源更大規模的發展。PEM電解水的控制系統,相對比較簡單,維持好電壓,調整進液量。有誰知道蘇州競力何時推出PEM電解水產品
水電解槽制氫設備開發是國內外堿性水電解制氫研究熱點。可再生能源加速發展使得大規模消納可再生能源成為突出問題。堿性水電解制氫電解槽隔膜主要由石棉組成,起分離氣體的作用。陰極、陽極主要由金屬合金組成,如Ni-Mo合金等,分解水產生氫氣和氧氣。工業上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液,質量分數20%~30%,電解槽操作溫度70~80℃,工作電流密度約0.25A/cm2,產生氣體壓力0.1~3.0MPa,總體效率62%~82%。堿性水電解制氫技術成熟,投資、運行成本低,但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題。可否知道高成綠能PEM電解水用的膜電極PEM電解水同時還是氫健康產品的主流技術。
陰離子交換膜(AEM)水電解、堿性水電解(ALK)以及高溫固體氧化物(SOEC)水電解等4種水電解制氫技術的性能對比。可知:在各種水電解制氫技術中,AEM技術成熟度低,目前還無法實現大規模應用,但是由于其不使用貴金屬催化劑,同時兼具PEM和ALK制氫的優點,未來將會成為取代PEM制氫的替代技術;SOEC制氫技術由于固體氧化物的壽命和制氫規模的限制,暫時未達到工業應用程度,但其制氫效率高,未來具有穩定連續大規模制氫的潛力;ALK技術具備成本低、產氫規模大、技術成熟度高等優點,是目前應用較廣的水電解制氫技術,但是存在負荷調節幅度小、啟動響應慢、需要堿液處理過程等缺點,特別不適合可再生能源電力波動性的特點,只能從電網取電制氫。
氫能在能源供給側和消費終端轉型發展中可以發揮重要作用。在能源供給側,氫能可以消納可再生能源電力,實現能量在時間上的存儲和空間上的轉移。相對于其他儲能方式,氫能具備規模優勢;在能源消費終端,氫能可以實現零排放、零污染,減少碳排放。2020年9月,在第七十五屆大會一般性辯論上,中國提出力爭2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的目標。在實現目標的過程中,氫能的應用除了可以減少碳排放、助力碳達峰,還可以通過氫與二氧化碳反應制成有機化學品,實現碳中和。發展PEM電解水產業,需要有系統觀,全局觀,以大局為重。
在技術層面,電解水制氫技術可分為堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。其中,堿性電解水技術較為成熟,造價成本也較低;但是與可再生能源適配性較差。其中,堿性電解水技術較為成熟,但無法快速調節制氫速度,與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫(SOE)采用固體氧化物為電解質材料,適合在高溫環境下運作,能效更高,但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫(AEM)以陰離子交換膜作為電解質隔膜,目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術具有獨特優勢。無污染、無腐蝕;擁有更高的質子傳導性,提升電解效率;同時有更寬的負載范圍和更短的響應啟動時間,與水電、風電、光伏(發電的波動性和隨機性較大)具有良好的匹配性,較適合未來能源結構的發展。可再生能源使用PEM電解水設備,因為其相應速度比較快。哪里可以查到中科科創PEM電解水用的膜電極
PEM電解水系統的占地面積小,尤其適合“海上風電”。有誰知道蘇州競力何時推出PEM電解水產品
PEM水電解制得的氫氣純度高,而且其制氫負荷可以實現在0~1之間智能連續自動化控制,因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規模長時間存儲,相對于其他儲能方式,在時間尺度和規模尺度上均有明顯優勢;結合可再生能源電力的波動性,可以充分發揮氫氣的儲能優點,并實現大規模低成本制氫。在PEM水電解過程中,電解槽陽極的析氧反應是該過程的速控步驟。陽極反應過電勢與陰極反應過電勢的大小,是水電解制氫效率高低的主要影響因素之一,通常陽極反應過電勢遠遠高于陰極反應過電勢。有誰知道蘇州競力何時推出PEM電解水產品
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