電解水制氫技術(shù)在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

1、L/O/G/Oa1電解水制氫技術(shù)在可再生能源電解水制氫技術(shù)在可再生能源 發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用 主講人：主講人：a2可再生能源發(fā)電電解水制氫技術(shù) 電解水制氫技術(shù)應(yīng)用 123目目 錄錄a3 新能源 風(fēng)能、太陽能、海洋能、氫能、核能、地?zé)崮艿?新能源資源的特點(diǎn) 潛力大，可持續(xù)利用 能夠滿足能源需求、改善能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染 在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電a4可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電 近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長，及對(duì)能源的需求日益旺盛，能源短缺以及化石能源所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益尖銳。在能源安全與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，技術(shù)相對(duì)成熟、能夠規(guī)?；_發(fā)的可再生能

2、源發(fā)電的包括：風(fēng)力發(fā)電太陽能光伏發(fā)電太陽能光熱發(fā)電a5可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電 截至2012 年底，我國新增風(fēng)電裝機(jī)1404.9 萬千瓦 (吊裝容量)，我國累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)量超過7000 萬千瓦 太陽能光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量約820 萬千瓦1 太陽能光熱發(fā)電方面，2012 年9月國家能源局正式發(fā)布了太陽能發(fā)電“十二五”規(guī)劃，到2015年底，建成光熱發(fā)電總裝機(jī)容量100萬千瓦，并指出到2020 年太陽能光熱發(fā)電裝機(jī)300 萬千瓦a6可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電1 電解水制氫是一種高效、清潔的制氫技術(shù)，其制氫工藝簡單，產(chǎn)品純度高，氫氣、氧氣純度一般可達(dá)99.9，是最有潛力的大規(guī)模制氫技術(shù)。特別是隨著

3、目前可再生能源發(fā)電的日益增長，氫氣將成為電能存儲(chǔ)的理想載體。 a7可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電1 通過將可再生能源發(fā)電經(jīng)過電解水制氫技術(shù)，將可再生能源產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為氫能進(jìn)行儲(chǔ)存，并且根據(jù)實(shí)際需要，還可通過后續(xù)化工過程將氫能轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇及其他液態(tài)燃料等。a8可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電1 目前我國氫氣年產(chǎn)量已逾千萬噸規(guī)模，位居世界第一。 工業(yè)規(guī)模的制氫方法主要包括甲烷蒸汽重整電解水制氫a9可再生能源發(fā)電可再生能源發(fā)電1 甲烷蒸汽重整是目前最經(jīng)濟(jì)的制氫方法，但其在生產(chǎn)過程中不僅消耗大量化石燃料，而且產(chǎn)生大量二氧化碳。 電解水制氫工藝過程簡單，產(chǎn)品純度高，通過采用可再生能源作為能量來源，體現(xiàn)氫

4、氣的高效、清潔、大規(guī)模制備，該技術(shù)也可以用于CO2的減排和轉(zhuǎn)化，具有較為廣闊的發(fā)展前景。a10高溫固體氧化物電解水制氫固體聚合物電解水制氫堿性電解水制氫電解水制氫技術(shù)電解水制氫技術(shù)2電解水制氫的 方法a112電解水制氫技術(shù)電解水制氫技術(shù) 堿性電解水電解制氫 堿性電解水制氫裝置是由若干個(gè)單體電解池組成，每個(gè)電解池由陰極、陽極、隔膜及電解液構(gòu)成。通入直流電后，水在電解池中被分解，在陰極和陽極分別產(chǎn)生氫氣和氧氣。通常電解液都是氫氧化鉀溶液，濃度為20wt%30wt%。隔膜主要由石棉組成，起分離氣體的作用，兩電極主要由金屬合金組成，起著分解水，產(chǎn)生氫和氧的作用。a12電解水制氫技術(shù)電解水制氫技術(shù)2堿性

5、電解水電解制氫堿性電解水電解制氫 a132堿性電解水電解制氫堿性電解水電解制氫 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)堿性電解水制氫是目前最成熟的大規(guī)模制氫方法。工藝過程簡單，易于操作。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)電能消耗大，成本高，每立方米氫氣電耗約為4.55.5kWh，電費(fèi)占整個(gè)電解水制氫生產(chǎn)費(fèi)用的80左。a142固體聚合物電解水制氫固體聚合物電解水制氫 固體聚合物電解水制氫 與堿性電解水制氫技術(shù)相比，固體聚合物電解水制氫技術(shù)主要有以下三方面的優(yōu)勢(shì)： (1) 固體聚合物電解水制氫以固體聚合物膜為電解質(zhì), 電解循環(huán)中沒有堿液流失、腐蝕等問題，并且由于固體聚合物電解質(zhì)膜較薄，減小了電解過程的歐姆損失，提高了系統(tǒng)的效率；a15 (2) 固體聚

6、合物電解質(zhì)隔膜，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性, 高的質(zhì)子傳導(dǎo)性, 良好的氣體分離性等優(yōu)點(diǎn)，提高了電解池的安全性，增加了氣體純度，并且由于較高的質(zhì)子傳導(dǎo)性，固體聚合物電解水制氫可在較高的電流密度下工作，從而增大了電解效率； (3) 固體聚合物電解水制氫采用膜電極三合一結(jié)構(gòu)，類似于堿性電解池中的零間距結(jié)構(gòu)電解池結(jié)構(gòu)，因此降低了能耗。目前固體聚合物電解水制氫效率可以達(dá)到約80。2固體聚合物電解水制氫固體聚合物電解水制氫a16 高溫固體氧化物電解 高溫固體氧化物電解水制氫與堿性電解和固體聚合物電解水制氫相比，高溫電解降低了電能消率，而且高溫條件下電解，電極動(dòng)力學(xué)性能顯著改善，減少了電解過程的能量損失，較高地提

7、高了電解效率。 高溫條件下電解，電極可采用非貴金屬催化劑，降低了電解制氫成本，并且為全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問題。2高溫固體氧化物電解高溫固體氧化物電解a17 在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用 在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用 在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用3電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用 a18電解水制氫技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用3電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電是將可再生的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。堿性電解水制氫技術(shù)成熟、成本低、易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制氫應(yīng)用，但是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電源穩(wěn)定性相對(duì)較差，需要針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電源特點(diǎn)開發(fā)適宜于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的堿性電解

8、水制氫系統(tǒng)。a192電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用固體聚合物電解水制氫技術(shù)較為成熟、具有較好的變工況運(yùn)行特性，較為適宜于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定電源。但其成本較高，制氫規(guī)模較小，進(jìn)一步限制了固體聚合物電解水制氫技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。a20電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用高溫固體氧化物電解水制氫技術(shù)具有較高的電解效率（90%以上），由于高溫電解制氫工作溫度較高，需要額外接入風(fēng)電加熱高溫電解水制氫系統(tǒng)，這將降低高溫電解水制氫的綜合效率。另外，目前高溫電解水制氫規(guī)模還與堿性電解水制氫具有一定差距，也限制了高溫固體氧化物電解水制氫技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。a213電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用

9、電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用 太陽能光伏發(fā)電是通過太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電光伏系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件。 電解水制氫技術(shù)在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用a223電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用 可用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的電解水制氫技術(shù)主要有：堿性電解水制氫技術(shù)和固體聚合物電解水制氫技術(shù)。 由于光伏發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模遠(yuǎn)小于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其制氫規(guī)模相對(duì)較小，而且光伏發(fā)電的電源也存在一定的波動(dòng)性，而且每天夜間需要停機(jī)，要求與其相匹配的電解制氫裝置具有良好的變工況運(yùn)行及頻繁起停運(yùn)行

10、特性。因此，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電解水制氫技術(shù)宜采用固體聚合物電解水制氫技術(shù)。a233電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用 太陽能光熱發(fā)電技術(shù)是采用大面積的太陽能反射鏡，通過追蹤系統(tǒng)，將太陽光聚焦到相應(yīng)的接收器上，并加熱流過接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)，在熱轉(zhuǎn)換設(shè)備中直接或間接產(chǎn)生高溫、高壓的蒸汽，然后送入常規(guī)的蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。 電解水制氫技術(shù)在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用a243電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用 太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽，非常適宜于高溫固體氧化物電解水制氫技術(shù)。通過抽取部分太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的高溫、高壓蒸汽直接引入高溫固體氧化物電解制氫系統(tǒng)，并通過部分光熱發(fā)電所產(chǎn)生電能，可實(shí)現(xiàn)太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、清潔的規(guī)?；B續(xù)制氫。并通過對(duì)氫氣的后續(xù)利