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來源: 發(fā)布時間:2023-05-07

2020年9月,在第七十五屆大會一般性辯論上,氫健康中國提出力爭2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的目標。在實現目標的過程中,氫能的應用除了可以減少碳排放、助力碳達峰,還可以通過氫與二氧化碳反應制成有機化學品,實現碳中和。氫能在能源供給側和消費終端轉型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。在能源供給側,氫能可以消納可再生能源電力,實現能量在時間上的存儲和空間上的轉移。相對于其他儲能方式,氫能具備規(guī)模優(yōu)勢;在能源消費終端,氫能可以實現零排放、零污染,減少碳排放?;覛洹⑺{氫將會逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代,綠氫是未來能源產業(yè)的發(fā)展方向。江蘇鈞希膜產業(yè)鏈

PEM水電解制氫已步入商業(yè)化早期,制約技術大規(guī)模發(fā)展的瓶頸在于膜電極選用被少數廠家壟斷的質子交換膜電解水,陰、陽極催化劑材料需采用貴金屬以及電解能耗仍然偏高。解決上述難題是PEM水電解制氫技術進一步發(fā)展與推廣的關鍵。氫健康為此發(fā)展新型水電解技術成為新趨勢,基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢的研究思路,采用堿性固體電解質替代PEM的堿性固體陰離子交換膜(AEM)水電解制氫技術成為新方向。另外選用聚芳醚酮和聚砜等廉價材料制備無氟質子交換膜電解水,也是質子交換膜電解水的發(fā)展趨勢。山東電解水隔膜電解水世界上超過95%的氫氣制取來源于化石燃料重整,生產過程必然排放CO2。

在技術層面,電解水制氫技術可分為堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。其中,堿性電解水技術較為成熟,造價成本也較低;但是氫健康與可再生能源適配性較差。其中,堿性電解水技術較為成熟,但無法快速調節(jié)制氫速度,與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫(SOE)采用固體氧化物為電解質材料,適合在高溫環(huán)境下運作,能效更高,但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫(AEM)以陰離子交換膜作為電解質隔膜,目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術具有獨特優(yōu)勢。無污染、無腐蝕;擁有更高的質子傳導性,提升電解效率;同時有更寬的負載范圍和更短的響應啟動時間,與水電、風電、光伏(發(fā)電的波動性和隨機性較大)具有良好的匹配性,較適合未來能源結構的發(fā)展。

PEM水電解制得的氫氣純度高氫健康,而且其制氫負荷可以實現在0~1之間智能連續(xù)自動化控制,因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統(tǒng)的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規(guī)模長時間存儲,相對于其他儲能方式,在時間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢;結合可再生能源電力的波動性,可以充分發(fā)揮氫氣的儲能優(yōu)點,并實現大規(guī)模低成本制氫。在PEM水電解過程中,電解槽陽極的析氧反應是該過程的速控步驟。陽極反應過電勢與陰極反應過電勢的大小,是水電解制氫效率高低的主要影響因素之一,通常陽極反應過電勢遠遠高于陰極反應過電勢。在技術層面,電解水制氫主要分為AWE、PEM水電解,固體聚合物陰離子交換膜(AEM)水電解。

PEM水電解制氫技術具備快速啟停優(yōu)勢,能匹配可再生能源發(fā)電的波動性,逐步成為P2G制氫主流技術。不同于堿性水電解和PEM水電解,高溫固體氧化物水電解制氫采用固體氧化物為電解質材料,工作溫度800~1000℃,制氫過程電化學性能明顯提升,效率更高。氫健康SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化劑,陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ,陽極材料選用鈣鈦礦氧化物,電解質采用YSZ氧離子導體,全陶瓷材料結構避免了材料腐蝕問題。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)定性高、持久性好、耐衰減的材料受到限制,也制約SOEC制氫技術應用場景的選擇與大規(guī)模推廣。由于氫氣可以大規(guī)模長時間存儲,相對于其他儲能方式,在時間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢。燃料電池膜項目公司

需要強調的是,采用水電解制氫時,只有利用可再生能源電力制取的氫氣才滿足低碳排放的標準。江蘇鈞希膜產業(yè)鏈

隨著環(huán)保壓力的不斷加大,以及可再生能源成本持續(xù)降低等因素,越來越多的地區(qū)都開始大力推動從傳統(tǒng)化石能源轉向可電解水膜,質子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產品,全球很多大型企業(yè)也紛紛加入了全球電解水膜,質子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產品計劃。近年來,能源行業(yè)積極實施“互聯網 +”戰(zhàn)略,全力提升行業(yè)信息化、智能化水平,貿易企業(yè)充分利用現代信息通信技術、操控技術,實現智能設備狀態(tài)監(jiān)測和信息收集,激發(fā)新型作業(yè)方式和用能服務模式。隨著我國新一輪電解水膜,質子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產品改進的深入推進,再加上大數據、能源互聯網、物聯網、智慧能源、區(qū)塊鏈技術、人工智能等相關能源科技創(chuàng)新日新月異的發(fā)展,未來新能源行業(yè)將會催生很多不同于之前傳統(tǒng)的企業(yè)模式,其經營方式也會發(fā)生很大改變。放眼2019,變革與不確定仍然是能源領域將要面對的現實,新的機遇和挑戰(zhàn)必然加速能源行業(yè)洗牌。面對正在到來的變革,唯有立足當下,才能把握時代的機遇;唯有認清趨勢,才能迎接未來的挑戰(zhàn)。江蘇鈞希膜產業(yè)鏈

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