電解水制氫技術(shù)建議報(bào)告

關(guān)于我國電解水制氫技術(shù)進(jìn)呈現(xiàn)狀與建議的報(bào)告在全球變暖、化石能源枯竭、生態(tài)環(huán)境惡化、極端氣候頻發(fā)、污染202312月18日閉幕的中心經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，“”被列為明年的重點(diǎn)任務(wù)之一，我國二氧化碳排放力爭(zhēng)2030年前到達(dá)峰值，力爭(zhēng)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)也被再次強(qiáng)調(diào)。碳中和的目的是消減二氧化碳，因此要大力進(jìn)展光能、電能等可再生能源，然而可再生能源自身“”解決該問題最有國“能源自主”戰(zhàn)略中占有重要地位，具有較大的進(jìn)展?jié)摿Α１疚男g(shù)進(jìn)展的瓶頸問題，針對(duì)性指出將來進(jìn)展趨勢(shì)。一、進(jìn)展電解水制氫的緣由〔包括煤制氫、自然氣制氫等〕占比到達(dá)96%。電解水制氫方面，規(guī)模占比約為4%。可以看出無論是國內(nèi)還是國外，電解水制氫都只占極低的比氧化碳排放，考慮到碳排放的處理本錢，化石能源制氫已不具有優(yōu)勢(shì)。電解水制氫可以實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)過程中二氧化碳零排放，技術(shù)相對(duì)成熟，被各界寄予厚望。目前中國能源構(gòu)造正漸漸從傳統(tǒng)化石能源為主轉(zhuǎn)向以可再生能源探究可再生能源充裕電力轉(zhuǎn)化為熱能、冷能、氫能，實(shí)現(xiàn)可再生能源多2050年之后，70%氫氣將來源于可再生能源，可以看出可再生能源電解水制氫將來將成為主流。二、水電解制氫技術(shù)分析電解水制氫是在直流電的作用下，通過電化學(xué)過程分別為氫氣和氧氣，〔ALK〕，質(zhì)子交換膜電解水〔PEM〕，固體氧化物電解水〔SOEC〕三大類。目前堿性電解槽技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)本錢較低，國內(nèi)單臺(tái)最大產(chǎn)氣量為1200立方米/小時(shí)；質(zhì)子交換膜水電解槽流程簡(jiǎn)潔，能效較高，產(chǎn)量能260立方米的氫氣，但因使用貴金屬電催化劑等材料，本錢偏高；固體氧化物水電解槽承受水蒸氣電解，高溫環(huán)境下工作，能效最高，但尚處于試驗(yàn)室研發(fā)階段。〔一〕堿性電解水制氫技術(shù)〔ALK〕堿性液體水電解原理示意圖堿性水電解技術(shù)已是一種格外成熟的低溫電解技術(shù),最大電流密度在0.25A/cm2，能效率在60%左右。運(yùn)行壽命可達(dá)20年。操作范圍負(fù)荷的變化從10%-110%，可能需要多模塊的掌握策略才能實(shí)現(xiàn)。堿性水電解制氫具備加工工藝簡(jiǎn)易、實(shí)際操作便捷、以氫氧化鉀，氫氧化鈉水CO2等空氣污染物，且商品純潔度高(一般到達(dá)99%～99.99%)等優(yōu)勢(shì)，技術(shù)應(yīng)用更為普遍。堿性電解槽為主。堿性電解槽是目前能運(yùn)用于大容量系統(tǒng)的有效技術(shù)，但產(chǎn)能低，且電解槽的耐久性、牢靠性仍有很大改善空間。需進(jìn)一步提難題，〔二〕質(zhì)子交換膜電解水制氫〔PEM〕質(zhì)子交換膜水電解制氫原理物電解質(zhì)〔SPE〕水電解技術(shù)快速進(jìn)展。首先實(shí)際應(yīng)用的SPE為質(zhì)子交換膜〔PEM〕，PEM電解。以質(zhì)子交換膜替代石棉膜，傳用強(qiáng)堿性液體電解質(zhì)所帶來的缺點(diǎn)。同時(shí)，PEM水電解池承受零間隙電解池的整體性能。PEM電解系統(tǒng)可以在最低功率保持待機(jī)模式，能大的變化，更簡(jiǎn)潔跟可再生能源風(fēng)、光資源去協(xié)作。PEM電解槽的運(yùn)行電流密度通常高于1A/cm2，至少是堿水電解槽的四倍以上，具有制氫技術(shù)之一。但是它的缺點(diǎn)是設(shè)備本錢比較高，使用貴金屬催化劑，國內(nèi)系統(tǒng)大多使用的是進(jìn)口的質(zhì)子交換膜，膜的國產(chǎn)化還有一些問題。做到單臺(tái)每小時(shí)2601200立方米的氫氣，還有一個(gè)量級(jí)的差異?！踩彻腆w氧化物電解水〔SOEC〕SOEC在將來可能成為一種顛覆當(dāng)前格局的技術(shù)，從提高能效角度來看，SOEC技術(shù)承受固體氧化物作為電解質(zhì)材料，可在400-1000℃的因而理論效率可達(dá)100%。除了較高的轉(zhuǎn)化效率外，還可以直接通過蒸汽和CO2生成合成氣，以用于各種應(yīng)用，例如液體燃料的合成。利用〔高容量系數(shù)〕的協(xié)同作用，可確保全部輸入能源完全為可再生能源。SOEC對(duì)材料要求比較苛刻。在電解的高溫高濕條件下，常用的Ni/YSZNi失，因此需要開發(fā)材料和氧電極以降低極化損失。其次，在電堆集SOEC高溫高濕條件下玻璃或玻璃–陶瓷密封材料SOEC有望成為將來高效制氫的重要途徑。量將削減約6×109t，為限制全球變暖的220%的力氣。〔四〕對(duì)我國電解水制氫進(jìn)展的幾點(diǎn)建議1、加強(qiáng)電解制氫技術(shù)的開發(fā)2、鼓舞用可再生能源制氫來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源和鼓勵(lì)措施。還有，氫能行業(yè)整體的監(jiān)管政策還不完善，直接與可再生的一些措施。3、制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)管，確保行業(yè)的安康進(jìn)展。可再生能源制氫有很好的