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电解水互惠互利

来源: 发布时间:2023年05月01日

随着可再生能源发电装机容量不断上升、比例不断增加、可再生能源电力价格不断下降;同时,结合碳税、碳交易等利好政策,水电解制氢的经济性将明显提高;而且,利用可再生能源电力的水电解制氢具备几乎碳零排放的优势,因此在各种制氢方式中,水电解制氢的占比将大幅提升,成为实现“双碳”目标的重要抓手。现阶段,CO2捕集、封存技术(CCS)和CO2捕集、利用、封存技术(CCUS)因成本过高,暂时不具备经济性。而为了实现“碳达峰”和“碳中和”目标,未来以化石能源制氢的方式势必要受到限制或部分被清洁制氢方式取代。氢利用的途径主要是燃料电池移动动力、分布式电站、化工加氢,新兴发展的是氢燃料汽轮机、氢气冶金等。电解水互惠互利

氢燃料电池车被视为新能源汽车的下一个风口。质子交换膜作为氢燃料电池中心部件,其质量好坏直接影响电池的使用寿命。从价值量看,氢能源燃料电池中成本占比较高的自然是燃料电池电堆,其次是储气瓶,而在燃料电池堆中,有个关键材料,那就是质子交换膜,且成本占到了28%,从整体看,质子交换膜成本约占燃料电池总成本的4.08%,几乎决定了燃料电池的成本。质子交换膜上游主要包括基础材料和过程材料两个部分:基础材料即萤石,利用上游原材料制备可用于后续加工的各类全氟、非全氟以及特种树脂。下游应用方面,质子交换膜可普遍应用于燃料电池、电解水、氯碱工业等领域。电解水互惠互利电解水系统需要有相应的“水源”。

随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到普遍重视,利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放较低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况,重点分析了电解水制氢技术,涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜(PEM)电解水制氢。研究认为,提升电催化剂活性、提高膜电极中催化剂的利用率、改善双极板表面处理工艺、优化电解槽结构,有助于提高PEM电解槽的性能并降低设备成本;PEM电解水制氢技术的运行电流密度高、能耗低、产氢压力高,适应可再生能源发电的波动性特征、易于与可再生能源消纳相结合,是电解水制氢的适宜方案。结合氢储运与电解制氢的技术特征研判、我国输氢需求,提出发展建议:利用西北、西南、东北等区域丰富的可再生能源,通过电解水制氢产生高压氢。

我国将氢能作为战略能源技术,给予持续的政策支持,推动产业化进程。在政策、资金等多因素叠加催化下,近几年国内加氢站等基础设施、产业链关键技术与装备得到发展,形成长三角、珠三角、京津冀等氢能产业热点区域。水电解制氢是指水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气,分别从电解槽阳极和阴极析出。根据电解槽隔膜材料的不同,通常将水电解制氢分为碱性水电解(AE)、质子交换膜电解水电解水(PEM)水电解以及高温固体氧化物水电解(SOEC)。目前SOEC制氢技术仍处于实验阶段。可再生能源加速发展使得大规模消纳可再生能源成为突出问题。

区别于碱性水电解制氢,PEM水电解制氢选用具有良好化学稳定性、质子传导性、气体分离性的全氟磺酸质子交换膜作为固体电解质替代石棉膜,能有效阻止电子传递,提高电解槽安全性。PEM水电解槽主要部件由内到外依次是质子交换膜、阴阳极催化层、阴阳极气体扩散层、阴阳极端板等。其中扩散层、催化层与质子交换膜组成膜电极,是整个水电解槽物料传输以及电化学反应的主场所,膜电极特性与结构直接影响PEM水电解槽的性能和寿命。将可再生能源发电转化为氢气,可提高电力系统灵活性,正成为可再生能源发展和应用的重要方向。对于负载催化剂,金属-载体相互作用和基底的导电性至关重要。电解水互惠互利

PEM燃料电池及电解水发展迅速,国内外市场都呈现出较快的需求增长和广阔的发展前景。电解水互惠互利

随着环保压力的不断加大,以及可再生能源成本持续降低等因素,越来越多的地区都开始大力推动从传统化石能源转向可电解水膜,质子交换膜,阴离子交换膜,氢健康产品,全球很多大型企业也纷纷加入了全球电解水膜,质子交换膜,阴离子交换膜,氢健康产品计划。把握世界能源科技绿色低碳、智能、多元的贸易方向,合理规划建设清洁低碳、安全现代能源体系的中长期愿景和目标,建立稳定的政策环境,把化石能源清洁利用、分布式能源和智能电网、安全核能、规模化可再生能源作为战略优先方向,适时更新中长期发展战略和行动计划,并利用技术和产业路线图指导技术研发和产业创新。环保压力的不断加大,以及电解水膜,质子交换膜,阴离子交换膜,氢健康产品成本持续降低等因素,越来越多的地区都开始大力推动从传统化石能源转向可再生能源,全球很多大型企业也纷纷加入了全球可再生能源计划RE100,以实现可再生能源的使用。随着互联网技术的兴起,对于能源的利用已不仅停留在清洁、低成本上,更多的是立足于智能管理、优化操控等网络化程度更强的能源利用。因此,能源互联网这一新兴词汇便随着互联网技术中的大数据、云计算、人工智能将是新时代。电解水互惠互利

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