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电解槽整个制氢环节的核心设备

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电解制氢,是指在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,即可分解成氢气和氧气,整个过程可实现零排放。电解槽就是整个制氢环节的核心设备。

根据电解槽隔膜材料的不同,行业内通常将水电解制氢分为碱性水电解(AEM)、质子交换膜(PEM)水电解。碱性电解水技术是以KOH、NaOH水溶液为电解质,采用石棉布等作为隔膜,在直流电的作用下,将水电解成氢气和氧气。

与碱性电解池相比,PEM电解池用质子交换膜代替了石棉膜,传导质子,并隔绝电极两侧的气体,避免了碱性电解液所带来的缺点。同时,PEM电解池的体积更为紧凑,结构方面零间隙,极大降低了电解池的欧姆内阻,提升了整体性能。

“绿氢”是目前减碳脱碳的重要途径,可再生能源制氢就是主攻方向。电解槽作为可再生能源大规模制氢的关键装备,在制氢系统总成本中的占比近50%。规模化制氢是众望所归,而要实现规模化制氢就要降低制氢成本,以电解槽为代表的制氢设备就是解决问题的关键。

再加上,随着我国风、光、水等可再生能源的快速发展,电解槽制氢技术与应用将会进入稳步上升期。以电解槽为代表的制氢设备将迎来巨大发展机遇。

综上可见,电解槽制氢设备的发展潜力很是可观,相关概念板块在未来很长一段时间内都可能成为资本市场的重点关注对象。


PEM制氢性能优势:

①纯度高、无污染PEM制氢采用的是质子交换膜固体电解质,产生的气体无需进行脱碱处理,且分子级微孔的离子膜厚度很小,不易产生氢反渗透。PEM型只需要纯水,不需任何添加物,没有腐蚀性液体,从而对坏境无污染,同时气体纯度也高;而传统碱性电解液中需要添加15%NaOH或30%KOH,因此电解液腐蚀性强,易产生冲液污染负载管路。

②转换效率高PEM型的催化电极属于分子级微孔,紧贴于离子膜两边及其内部孔道间,是一种零极距催化电极,它的优点是反应面积大,转换效率高;而传统碱性的电极间有小距离限制,极间电阻大,导致电流变大,发热量高,转换效率低。

③重量轻、体积小PEM型的电解槽内两级室的集电器结构紧密且有弹性,从而使得电解槽重量轻、体积小,重量仅是相同产氢量的普通电解槽的1/3,优点是零极距,槽内阻小;而传统碱性电解槽内极室的集电器没有弹性,从而电能热损失高,转换效率低。

④可适应可再能能源发电时的波动性

PEM电解水制氢的系统响应速度快,适应动态操作,这非常适用于可再生能源如风能、太阳能输电的不均匀性、间歇性、波动性。

从技术角度考虑,其采用的电解池结构紧凑、体积小、利于快速变载,电解槽效率高、得到的气体纯度高、所需能耗低,安全可靠性也同时得到大大提高,更适合可再生能源的波动性,因此,PEM水电解技术被誉为制氢领域极具发展前景的水电解制氢技术之一。


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