陰離子交換膜電解水技術(shù)(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術(shù),尚處于研發(fā)階段。備受關(guān)注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質(zhì),將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優(yōu)點(diǎn)相融合?,F(xiàn)階段的研究重點(diǎn)陰離子交換膜材料開發(fā)和機(jī)理研究,主要以國外大學(xué),國家實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)(如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等)。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質(zhì)子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質(zhì)量是質(zhì)子的17倍,這使得其遷移速度比質(zhì)子慢得多。AEM的優(yōu)勢是不存在金屬陽離子,不會產(chǎn)生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料,且產(chǎn)氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應(yīng)快速,與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機(jī)械穩(wěn)定性不高,AEM中電極結(jié)構(gòu)和催化劑動力學(xué)需要優(yōu)化。AEM電解水技術(shù)處于千瓦級的發(fā)展階段,在全球范圍內(nèi),一些研究組織/機(jī)構(gòu)正在積***力于AEM水電解槽的開發(fā),為了擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用,仍然需要一些創(chuàng)新與改進(jìn)。PEM電解槽無需嚴(yán)格控制膜兩側(cè)壓力,具有快速啟動停止和快速功率調(diào)節(jié)響應(yīng)的優(yōu)勢。通遼PEM電解水制氫設(shè)備廠家
國內(nèi)電解槽企業(yè)說的上名字的就那么幾家,自從綠氫火熱之后,短短兩三年的時間內(nèi),就有數(shù)百家的電解槽企業(yè)成立。有基于以往電解槽企業(yè)從業(yè)經(jīng)歷看到發(fā)展機(jī)遇辭職單干的,有風(fēng)、光企業(yè)為了拓展延伸業(yè)務(wù)也涉足電解水制氫的(很大一部分原因也是這兩年風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電都卷出天際了),也有燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)將業(yè)務(wù)拓展延伸至電解水制氫的(因?yàn)槿剂想姵禺a(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)大多也經(jīng)營困難),還有純局外人看中綠氫巨大的發(fā)展?jié)摿ν度刖薮筘斄?,從老牌企業(yè)挖來*****,從零開始搭建團(tuán)隊(duì)涉足其中的。濰坊本地電解水制氫設(shè)備中國已有超過百個在建和規(guī)劃中的電解水制氫項(xiàng)目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個領(lǐng)域。
堿性電解水在生產(chǎn)占有率和制氫成本方面具有巨大的優(yōu)勢。電解水技術(shù)的主要指標(biāo)包括:電流密度、負(fù)載范圍、氣體純度、電解效率、使用壽命、設(shè)備價格和動態(tài)響應(yīng)幾個方面。堿性水技術(shù)的痛點(diǎn)是電流密度低能耗效率低和隔氣性差,特別是波動情況下的隔氣性,存在本質(zhì)安全性問題。隨著堿性電解水技術(shù)的發(fā)展,隔膜材料已經(jīng)發(fā)展了三代,早期的石棉隔膜,目前規(guī)模應(yīng)用的 PPS 隔膜,逐漸出現(xiàn)了隔氣性、穩(wěn)定性好,能耗低的復(fù)合隔膜材料。國內(nèi)外比較好技術(shù)為西班牙 AGFA 公司的 Zirfon 復(fù)合膜和國內(nèi)碳能科技公司的復(fù)合隔膜。
PEM(Protonexchangemembrane)是質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)的簡稱。和堿性電解水制氫技術(shù)不同,PEM電解水制氫技術(shù)使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫的原料,避免了潛在的堿液污染和腐蝕問題。PEM電解槽運(yùn)行時,水分子在陽極側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子,生成氧氣和質(zhì)子。隨后,電子通過外電路轉(zhuǎn)導(dǎo)至陰極,質(zhì)子在電場的作用下,通過質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)至陰極,并在陰極側(cè)發(fā)生還原反應(yīng),得到電子生成氫氣,反應(yīng)后的氫氣和氧氣將通過陰陽極的雙極板收集并輸送。PEM電解槽是PEM電解水制氫裝置的重要部分。
陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子(陽離子)交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液),并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比,PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),并且,PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高,易于與可再生能源消納相結(jié)合,是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行,因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料,導(dǎo)致成本過高,使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。但是由于電解過程效率不高,能耗較大,并且需要消耗大量的水資源,因此應(yīng)用范圍受到一定限制。通遼PEM電解水制氫設(shè)備廠家
電解槽的基本組成單位是電解池。通遼PEM電解水制氫設(shè)備廠家
壓縮制氫設(shè)備是一種通過物理過程令氫氣密度增加,從而實(shí)現(xiàn)純化的方法。其通過將自然氣或氣態(tài)氫氣經(jīng)過多重凈化過程后,被送入壓縮機(jī)中進(jìn)行壓縮,壓縮后的氫氣的壓力可以達(dá)到700-900bar,從而達(dá)到純化的目的。其優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣,處理量大,同時沒有任何排放物,環(huán)保性好。但是由于需要高壓設(shè)備,造價較高,并且存在一定安全隱患。綜上所述,常見的制氫設(shè)備主要包括水電解制氫設(shè)備、膜分離制氫設(shè)備和壓縮制氫設(shè)備。不同的制氫設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)用于不同的領(lǐng)域和環(huán)境。在未來的研發(fā)中,制氫設(shè)備不斷迭代升級,有望在能源轉(zhuǎn)型和氫能產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更為重要的作用。通遼PEM電解水制氫設(shè)備廠家