PEM型电解水制氢设备在电厂的应用

与传统的碱性电解水制氢设备相比,质子交换膜(PEM)电解水制氢设备具有电解效率高,工作电流密度大(10000～30000A/m2),电解槽体积小,工作介质为纯水,无腐蚀性,对环境无污染,系统简单和易于操作维护等优点,使得PEM型制氢设备在发电厂氢气冷却机组方面有广泛的应用。本文介绍了PEM型电解水制氢技术的工作原理及技术优势,通过与碱性电解水制氢技术方案的定量结果进行对比,对PEM电解水制氢设备在电厂氢气冷却发电机组方面应用的技术方案、设备组成及经济可行性进行了分析,并对PEM型电解水技术在电厂领域的发展前景进行了展望。     

高温固体氧化物电解水制氢效率与经济性

电解水制氢因工艺简单、氢气纯度高等优点成为了科研及产业领域的热点问题。本文分析研究了高温固体氧化物电解池(SOEC)制氢过程的能量利用效率,并与碱性电解和质子交换膜(PEM)电解进行对比,进而以1000Nm~3/h电解水制氢装置为例,分析了当前高温SOEC电解制氢的成本,研究了电价与固定投资对成本的影响,并预测了其未来应用的经济性。结果表明:在高温SOEC电解所需能耗与水蒸气等预热均采用电能的条件下,其电解效率高于碱性和PEM电解。考虑利用火电厂电力和高温蒸汽进行电解水制氢整个过程,碱性电解能量利用效率仅为21.42%～26.04%,PEM电解为31.08%～33.18%,高温SOEC电解在三种工作模式下分别为38.22%、42.79%和48.98%,能量利用效率大幅提升。对于碱性电解和PEM电解,制氢总成本取决于电耗;对于高温SOEC电解,制氢总成本由电费和固定投资共同决定,降低固定投资是未来降低总成本的主要方向之一。从长期来说,碱性电解和PEM电解制氢成本将有望降至2.23元/Nm~3和1.78元/Nm~3。高温SOEC制氢成本可降至1.58元/Nm~3,有望成为市场主流技术之一。     

国内首个风电制氢工业应用项目制氢站开工

<正>近日,国内首个风电制氢工业应用项目沽源风电制氢项目制氢站开工建设。该项目由河北建投集团投资建设,制氢站规划建设容量为10MW电解水制氢系统及氢气综合利用系统。项目建成后,可实现年产纯度为99.999%的氢气700.8万立方米。氢气作为一种新型清洁能源,燃烧后生成的产物是水,无任何污染物排放。风电制氢是一种新的能源利用模式,通     

风电制氢与煤化工集成系统可行性分析

为了提高西北地区弃风电的利用率、减少煤化工产业对当地环境的污染,提出了风电与煤化工进行耦合的方案。该方案构建了风电制氢与煤化工相耦合的基本架构,将不能并网的富裕风电电解水制氢,氢气应用于煤化工系统,简化其单元过程。以30万t/a甲醇规模为例,对两种方案的能耗、投资及经济可行性进行了分析。结果表明,在有充足弃风电的西北地区,风电制氢与煤化工耦合系统的煤耗量、水耗量和CO_2排放量分别是原单纯煤化工系统的51.9%、62.2%、22.2%,就地可利用弃风电电量1.238 4×10~9kWh/a;对于30万t/a甲醇规模,耦合方案投资可以节省1.23亿元,甲醇成本每年可以减少602.99万元。     

河北开建国内首个风电制氢项目

<正>投资20.3亿元的风电制氢工程——沽源风电制氢综合利用示范项目在河北沽源县进入加速建设阶段。专家认为,该项目将有效解决大面积弃风问题,破解河北省风电产业发展瓶颈。沽源风电制氢综合利用示范项目由河北建投新能源有限公司建设,将在沽源新建200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统及氢气综合利用系统。项目建成后将成为国     

陕西金泰耗氯技改配套水制氢项目开工

正2017年2月26日,陕西金泰氯碱化工有限公司耗氯重大技改项目配套的电解水制氢项目正式开工建设。电解水制氢主要是通过电解水制出氢气供生产使用,进而满足生产装置对氢气的需要。完成后将进一步提升企业安全生产水平,也将进一步挖掘提升现有聚氯乙烯装置产     

净化瓦斯气中氢气和轻烃回收工艺模拟与优化

采用膜分离与吸收耦合的工艺技术回收氢气和轻烃,从而提高资源利用效率。采用Aspen HYSYS对耦合工艺模拟优化得出:氮气切割比为0.95,进膜分离单元压力1 900 kPa,氢气回收率91.56%,轻烃回收率89.48%,回收的氢气摩尔分数为95.93%,燃料气中C3摩尔分数1.72%。以某炼厂净化瓦斯气为例进行经济性分析,最优膜面积为1 964 m~2,压缩机功率为1 069 kW,1年可以回收2 509万m~3氢气、10 147 t轻烃,回收价值为3 954万元/a,固定投资为3 441万元/a,运行费用为683万元/a,经济效益为2 976万元/a,投资回报期为13.9个月。若炼厂燃料气管网需补充天然气,则采购天然气成本要不大于1 256万元/a时耦合工艺才具有良好的经济性。     

典型制氢工艺生命周期碳排放对比研究

氢能大规模发展需要解决“以何种方式制取氢气”的问题，在实现“双碳”目标的背景下，需要全面考察氢能产业链的碳排放情况。在相同的研究尺度下，建立统一的核算边界，采用统一的参数数据，定量测算典型制氢工艺的生命周期碳排放情况。结果显示，全生命周期视角下的CO₂排放量从大到小依次为甲醇制氢(煤炭为原料)、以火电为主的电解水制氢、煤制氢、甲醇制氢(天然气为原料)、天然气制氢、光伏发电电解水制氢、风电电解水制氢。煤制氢、天然气制氢的碳排放主要在氢气生产过程，甲醇制氢的碳排放主要在甲醇生产过程，电解水制氢过程虽清洁，但电力隐含的碳排放不容忽视。     

双流化床反应器化学环制氢工艺建模与优化

化学环制氢工艺现有流程模拟平台无法对其进行有效仿真,限制了反应器尺寸设计及工艺优化过程。基于轴向扩散模型建立了双流化床反应器化学环制氢工艺,优化了反应器的结构及操作参数,为化学环制氢工艺提供了理论指导;所建立的流化床反应器轴向扩散模型可充分模拟工业尺度反应器中天然气与金属氧化物的重整反应过程;优化结果表明,利用商业化模拟平台建立的化学环制氢工艺流程可高效产出氢气,氢气/甲烷比例达到232%,平均制氢成本为1.1万元/t。     

甲醇水蒸气重整制氢研究进展

氢气需求的持续增长,带动制氢技术的不断进步。煤制氢技术投资较高,天然气制氢原料来源受到限制,电解水制氢成本较高。甲醇制氢投资适中,适合各种规模的制氢装置,铜基催化剂反应温度低,低温活性和氢气选择性好,价格低廉,因而甲醇制氢技术得到广泛应用。催化剂载体和助剂的改进研究,对工业催化剂的改进具有重要的指导意义。综述甲醇水蒸气重整制氢工艺、反应机理和催化剂,介绍了催化剂载体和助剂等方面的研究进展情况。     

陕西金泰耗氯技改配套水制氢项目开工

正近日,陕西金泰氯碱化工有限公司耗氯重大技改项目配套的电解水制氢项目正式开工建设。电解水制氢主要是通过电解水制出氢气供生产使用,进而满足生产装置对氢气的需要。为加快电解水制氢项目尽早开工,公司提前准备,周密部署,多次组织专题会议,与设计施工单位反复沟通,对项目从设计、施工方案等方面进行反复     

基于双碳背景下光伏直流耦合PEM电解水制氢研究

氢能是最清洁的能源载体，是未来能源革命与产业发展的重要方向，是助力双碳目标实现的重要手段之一。本文通过对比碱性电解池制氢、质子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢等主流电解水制氢方式，分析各制氢方式的特点，阐述了光伏直流耦合PEM电解水制氢的重要意义。分析了光伏直接耦合和间接耦合PEM电解水制氢的原理以及优缺点。针对目前光伏直流耦合PEM电解水制氢的研究现状，对光伏耦合PEM电解水制氢的未来发展方向进行了展望，期望为光伏PEM电解水制氢的发展提供借鉴和参考。     

电解水制氢系统安全设计

针对氢气制备及纯化,根据氢气的理化和火灾危险特性,分析电解水制氢系统中的潜在危险因素,提出安全设计思路.     

碳中和背景下工业副产气制氢技术研究与应用

我国工业副产气排放量大,在对环境造成污染的同时,副产气中H₂、CO等有效成分随排放而浪费。氢气既是重要的化工原料,也是无碳、高效的能源,用工业副产气制备或分离提纯氢气既减少资源浪费,又可减少CO₂排放。本文介绍了我国含氢工业副产气排放情况,详述了焦炉煤气制氢、炼厂副产气制氢、氯碱尾气制氢等三种典型工业副产气制氢工艺,对煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢及三种典型工业副产气制氢工艺的成本和CO₂排放进行了计算和整理分析。文章指出,考虑二氧化碳排放和碳交易成本等因素,与煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢相比,现阶段下工业副产气制氢的综合成本优势更加明显。在碳中和背景下,工业副产气制氢是获取低碳氢气的有效和经济的途径,研究和开发工业副产气制氢技术,将为碳减排提供一条高效路径。     

可再生电力电解制绿色氢能的发展现状与建议

氢能是人类生存和发展所需能源的重要补充。氢能产业,特别是氢燃料电池车,其开发与利用已经引起了全球范围内的普遍重视。然而,决定该产业快速发展的关键因素之一是清洁的氢气来源,如何使氢能产业更具经济环保竞争力。通过可再生能源发电电解水制氢将能量以化学能的形式储存起来,不仅能利用可再生能源制取高热值的氢气供使用,同时从制氢源头利用清洁的可再生能源可有效减少碳排放。为此,本文主要分析讨论了可再生能源发电与电解水制氢技术的耦合制取氢气的发展现状与发展趋势,简述了目前国内外利用可再生能源发电制取氢气项目的研究进展,并介绍了一些典型的清洁制氢案例。可以看到,风电、太阳能制氢是目前较为成熟的技术,但仍需提升其经济竞争力。而水电资源分布不均等缺点阻碍了其规模化发展。因此,政府、企业及科研院所需大力推进可再生能源发电制氢研究,有效解决氢能制备的效率问题,加速绿色氢能产业发展。     

碱性水电解制氢催化剂研究进展

氢能是一种绿色零碳的能源载体，电解水技术可以实现氢能与电能的高效转化。作为最成熟的电解水技术，碱性水电解制氢仍然有一些瓶颈需要克服，以期更适宜产业化的需求。概述电解水制氢的原理和碱性水电解的机理，着重介绍了碱性水电解的催化剂，同时对碱性水电解制氢的新趋势进行了展望。     

氢能供应链成本分析及建议

氢能具有能量密度高、环保清洁可再生的优势,已经成为未来能源发展的重要方向,被视为实现碳减排的必由之路。但目前氢能发展的核心问题是用氢成本过高,与电动车和传统燃油车相比没有经济优势。本文从制氢-运氢-加氢的产业链角度分析,发现电解水制氢成本远远高于化石能源制氢,且氢气的成本主要在运氢和加氢环节被抬升。文中指出：究其原因,主要由于氢气储存不易,在现有的长管拖车运输条件下,每次运输氢气量少,效率不高;同时由于燃料电池汽车数量少,每日加注量不足,叠合加氢站关键设备不能国产化,固定资产投资高导致折旧成本高,增加了氢气成本。针对这一问题,文中给出了具体降低成本建议,包括增加运氢压力以增加单次氢气运载量;加快科技攻关,关键设备国有化;突破政策限制,实现站内制氢;优化加氢站工艺,减少日常运营成本等。     

碱性膜电解水制氢技术现状与展望

开发清洁高效的可再生能源是未来能源转型的必然趋势。氢能作为一种绿色无污染的能源载体,可通过电解水技术实现氢能与电能的高效转化,有望作为风力、光伏发电的重要调节手段。碱性膜电解水制氢能够提高电流密度,增加能量转化效率,优于碱性水溶液电解水制氢;与此同时,可采用铁、镍等非贵金属制备催化剂,克服质子交换膜电解水制氢使用贵金属催化剂带来的设备昂贵、资源受限问题。本文综述了碱性膜电解制氢技术发展现状,重点围绕自支撑催化电极、耐碱腐蚀离子膜、有序结构膜电极开展讨论,包括催化剂制备策略,耐碱离子膜发展现状,以及有序化膜电极的应用优势,阐释电化学工程中的传质与反应耦合原理。本文为进一步研究开发高性能电化学关键材料提供了指导思路,推动电解水制氢技术的发展。     

国内首个风电制氢项目设备安装完成

<正>作为国内首个风电制氢工业应用项目,河北沽源风电制氢综合利用示范项目的全程建构物结构、全程建筑物装饰装修已完工,制氢设备全部安装就位,制氢系统管道完成95%,下一步将对设备进行调试。河北沽源风电制氢项目为河北省重点项目,项目引进德国风电制氢先进技术及设备,在沽源县建设200 MW容量风电场、10 MW电解水制氢系统以及氢气综合利用系统三部分。该项目依照河北省总体氢能产业规划进行建设,一部分     

南化氮肥厂变压吸附制氢技改投资少收益大

南化氮肥厂变压吸附制氢系统增加 1台吸附塔改造后 ,经过几个月试运行 ,各项技术经济指标已全面达到设计要求。装置的生产能力提高 5 4 % ,氢气含量达到 99.8%以上 ,提取率提高 1 0个百分点 ,节约了原料气消耗 ,降低生产成本。这项投资仅 40万元的改造工程 ,当年可为企业创造效益 5 0 0万元南化氮肥厂变压吸附制氢技改投资少收益大