制氢|制氮|制氧|气体设备|气体纯化|气体回收|混合配气
 
今天是
 
新闻搜索
 
最新新闻
1  外协单位资料
2  制氢站设备故障及保养
3  技术服务合同&nbs
4  发展氢能关键是可再生
5  空间太阳能发电
6  机务检修安全交底
7  制氢设备备品备件
8  氢冶金
9  氢能与燃料电池及加氢
10  鼓励推广电制氢&nb
热门新闻
 通用阀门材料及常用技 52742
 水电解制氢设备术语和 24962
 蓝宝石生产和用途 19041
 氘气的物理性质、指标 16045
 世界八大气体公司 13752
 纯氧对人体的危害 13505
 超纯、洁净管要求、生 13032
 生物能 12589
 海川化工论坛 12113
 PSA碳分子筛制氮说 11228
新闻中心  
打通氢能的任督二脉
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2020/5/9 11:35:59 阅读:49次 【字体:
 

打通氢能的“任督”二脉
关键词:氢储能的优势,终极能源、电解水产生氢、氢氧反应产生电、
描述:氢是宇宙中最为丰富的元素,电解水制氢和氢燃料电池,使氢能成为解决未来人类社会能源问题的必然选择,把氢能这个未来新星推上能源的历史舞台,更是被业界专家称为“终极能源”。

氢能重要作用是可再生(电解水产生氢---氢氧反应产生电)载体,存储转换非常自如,是零排放。
利用可再生能源(如小水电、低谷电、风能、光伏能)的间歇性特点,不能长时间持续、稳定地输出电能,导致大量弃风、弃光,弃水现象发生。水电解制氢装置可将(如小水电、低谷电、风能、光伏能)能源制成氢气储存起来,在需要时,氢气通过氢燃料电池释放,以电能输出。
一、氢能的优势
氢能是一种理想的二次能源,与其他能源相比,氢热值高,其能量密度(140MJ/kg)是固体燃料(50MJ/kg)的两倍多。且燃烧产物为水,是最环保的能源,既能以气、液相的形式存储在高压罐中,也能以固相的形式储存在储氢材料中,如金属氢化物、配位氢化物、多孔材料等。因此,氢被认为是最有希望取代传统化石燃料的能源载体。对可再生和可持续能源系统而言,氢气是一种极好的能量存储介质。1.1氢气作为能源载体的优势在于:
①氢和电能之间通过电解水与燃料电池技术可实现高效率的相互转换;
②压缩的氢气有很高的能量密度;
③氢气具有成比例放大到电网规模应用的潜力。同时,可将具有强烈波动特性的风能、太阳能转换为氢能,更利于储存与运输。所存储的氢气可用于燃料电池发电,或单独用作燃料气体,也可作为化工原料。
1.2电解制氢效率很高,目前能达到80%的电能转化率,此外,氢能够在利用方面提供多种解决方案,且能够满足大规模、长时间储能的需要。目前,氢储能技术如果细分的话,则可以分为以下两种:
1.电转电技术(Power-to-power,PtP):指将电能转化成其他形式的能量储存起来,需要时再重新转化成电能的过程。
2.电转气技术(Power-to-gas,PtG):指将电能转化成燃气的过程。一般转化成氢气,并注入天然气管道中,或通过甲烷化转化成甲烷。
除此之外,还有电转燃料(Power-to-fuel),电转合成气(Power-to-syngas)等。相比之下应用没有上述两者广泛。
二.水制氢装置
2.1水制氢装置工艺流程说明



    原料水(纯水)进入电解槽,在电解槽中在直流电的电解下产生氢气及氧气。氢氧气分别经过管道进入碱液冷却器冷却、氢氧分离器分离、综合塔冷却、洗涤(氢气还须进一步冷凝),进入气水分离器分离出来的水分,经排水器排泄。氧气经氧出口管道由调节阀输出,根据买方的使用状况选择放空或储存使用。氢气从氢气综合塔处理后经管道进入气水分离器处理,然后调节阀调节输出。经管道输入氢气纯化装置进一步纯化处理。
2.2电解制氢技术:


  
水电解制氢相对其他制氢法言,它技术最成熟,流程最简单,操作容易,可全程自动化控制操作生产。
原料为水,没环境污染。
产品氢气纯度、杂质种类为诸制氢法最优。
水电解氢提纯法简单,采用三塔式等提纯法,回收率可100%。
耗电4-5KW/N m3H2 ,耗电大,操作费用高,适1000m3/h以下制氢,不适用大制氢量场所。但适用加氢站分布式小型的制氢技术,欧洲加氢站推崇水电解法。
水电解制氢法开停车容易时间短,因而可充分利用电价低的低谷电,这时成本可至甲醇裂解、氨分解、天然气裂解等法相当。
待低价格、长寿命的固体高分子电解质水电解开发和日后能使用上太阳能、风能等新型低价电能的水电解装置后,会较理想的一种制氢技术。
2.3水电解制氢的发展趋势
水电解制氢技术成熟应用广泛。但是,随着世界经济的发展,科技的进步,仍有许多工作需进一步改进和开发。尤其是当前发电厂用的小型制氢机,各国应研制美国的固体质子交换膜制氢机或比利时的无机离子交换膜制氢机。综合当前的研究和生产应用现状,发展趋势为:
进一步降低设备电能消耗
水电解的理论分解电压为1.23伏,而实际分解电压要为理论分解电压的1.5~2倍,有许多的能量转换成热能被浪费了。许多年来,人们研究采用导电能力强的KOH电解溶液、最佳的电解液浓度、最佳运行温度、加速电解液循环和加入添加剂等措施以降低电耗,但效果都不显著。因此,继续大幅度降低电耗仍是设计研究部门和生产使用部门面临的重大问题。降低电耗研究重点为降低小室电压。经查降低电耗的措施有:


研究出一种薄型新材料隔膜,取代现今较厚、小室电压较高、同时有致癌性的石棉布隔膜。
太阳能、风能水电解制氢设备的研究开发。
提高现今水电解制氢设备使用功能,使之适应能利用低谷电能的快开快停式水电解制氢设备。
制造和推广在能耗最佳的3.2MPa压力下工作的水电解制氢设备。
2.4进一步降低设备制造成本

降低设备制造成本最关键点是提高电解槽的电流密度,电流密度提高一倍,设备生产能力就提高一倍,这样电解槽体小质轻,制造成本自然大大下降。
采用能取代现今生产程序烦多,压制成本较高的石棉布隔膜垫片,研制采用无机(或有机)离子交换膜或固体质子交换膜。
5进一步向设备大型化方向发展
三、氢燃料电池
3.1氢燃料电池与原理


   燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的发电装置。其工作原理与普通电池基本相同,也是通过电化学反应把物质的化学能转变为电能。所不同的是,传统电池是事先填充好内部物质,化学反应结束后,不能再释放出电能;而燃料电池进行化学反应所需的物质是由外部不断填充的,只要供应燃料,就能源源不断地输出电能和热能。简言之,普通电池是能量储存装置,而燃料电池是能量转换装置。 
燃料电池通过氧与氢结合成水的简单电化学反应而发电。但都基于一个基本的设计,即它们都含有二个电极,一个负阳极和一个正阴极。这二个电极被一个位于这它们之间的、携带有充电电荷的固态或液态电解质分开。在电极上,催化剂,例如白金,常用来加速电化学反应。
 3.2 氢燃料电池技术

燃料电池系统主要包含空气供应子系统、氢气循环子系统和水热管理子系统,共3大系统。。
3.3氢燃料电池产业发展
目前燃料电池汽车在速度、加速时间和续航均满足日常使用,商业化瓶颈主要是在耐久性、低温启动和铂金需求方面,目前电堆性能达到商业化需求
燃料电池产业国产化程度快速提升,电堆产业链国产化程度达到50%,系统关键零部件国产化程度达到70%左右,其他核心零部件也处于快速追赶进程。
电堆产业链国产环节:
(1)电堆,商用车电堆,广东国鸿和潍柴动力分别引进巴拉德9ssl电堆和LCS电堆技术,商用车电堆通过技术引进方式,短期与国际领先水平持平;乘用车电堆,新源动力在东京燃料电池展上展出的电堆体积功率密度突破3.3kW/L,低温-30℃启动,性能上可以媲美丰田Mirai电堆。(2)膜电极,苏州擎动自主研发的“卷对卷直接涂布法”膜电极生产线于2月23日正式投产,广州鸿基核心技术成员拥有多年知名燃料电池公司工作经历,在膜电极研发和产业化生产上具备丰富成功经验。(3)双极板,石墨双极板方面,中国一直有较多企业可以提供,金属板方面,上海治臻已经开发了多款量产金属双极板。
系统国产环节:(1)系统集成,国内系统集成独角兽上海重塑装车量近千台,系统企业数量逐年增多;(2)空压机,雪人股份并购基金收购瑞典SRM,拥有了全球领先的空压机技术;其他企业汉钟精机和广顺新能源等也自主研发出燃料电池空压机;(3)DCDC,国内自主提供,性能快速提升;(4)电堆,国内企业自主提供电堆,技术或是自主或是引进收。
储氢瓶环节:目前国内储氢瓶重点发展III型瓶,国内储氢瓶企业可以量产销售35MPa储氢瓶,技术和产品均成熟;70MPa储氢瓶具备研发能力,目前处于推广初期。代表企业有富瑞氢能、北京科泰克、北京天海、沈阳斯林达和中材科技等。



 3.4氢燃料电池应用
    燃料电池可以分为3个引用应用领域:
便携领域,固定领域与运输领域。
现今的氢燃料电池研究主要集中在电动汽车领域及其相关设备的研究上。
    便携领域指的是那些可以移动的装置,比如辅助动力装置(APU)。固定领域指的是设于固定位置产生电力的装置,比如发电站。运输领域为那些提供车辆推进或者其他动力的装置。燃料电池系统多种多样,发电量小到1瓦大到百万千瓦,所以研究不但要从装置的出货数量考虑也要与他们产生的发电量的角度来考虑。研究燃料电池也要考虑其燃料与相关基础设施,涉及燃料与燃料电池的产品本身,贮藏与分发这几个方面
  军事应用应该是燃料电池最主要,也是最适合的市场。高效,多面性,使用时间长,以及宁静的工作,这些特点极适合于军事工作对电力的需要。燃料电池可以以多种形态为绝大多数军事装置,从战场上的移动手提装备到海陆运输提供动力。
  在军事上,微型燃料电池要比普通的固体电池具有更大的优越性,其增长的使用时间就意味着在战场上勿需麻烦的备品供应。此外,对于燃料电池而言,添加燃料也是轻而易举的事情。
  同样,燃料电池的运输效能能极大地减少活动过程中所需的燃料用量,在进行下一次加油之前,车辆可以行驶得更远,或在遥远的地区活动更长的时间。这样,战地所需的支持车辆、人员和装备的数量便可以显著的减少。自20世纪80年代以来,美国海军就使用燃料电池为其深海探索的船只和无人潜艇提供动力。
  移动装置上的应用
  伴随燃料电池的日益发展,它们正成为不断增加的移动电器的主要能源。微型燃料电池因其具有使用寿命长,重量轻和充电方便等优点,比常规电池具有得天独厚的优势。

打印本页 || 关闭窗口
 氢简史 |  气体设备专业搜索 |  钼都贸易网 |  2019中国国际氢能与燃料电池技术应用 |  中国天然气行业联合会 |  嵩山电热元件 |  气瓶云 |  开封创新测控仪表有限公司 |  西南化工研究设计院 |  中国火力发电网 |  大连化物所 |  技术顾问团队 |  氯碱产业网 |  制氢站 |  制氢、制氮、配气站 |  氢能专利转让平台 |  氢能专利转让平台 |  招租12 |  招租13 |  招租14 |  招租15 |  备用 |  2020广州国际氢能与燃料电池汽车及加氢 |
  | 关于我们  | 人才招聘联系我们 | 会员中心  | 更多链接>> | 收藏本站 |

版权所有:2006-2026,文章版权归气体设备网所有,没有本网书面授权,严禁转摘、镜像 信息产业部备案序号:ICP备17021983号-1
(顾问团队有气体设备设计、生产、调试、维修等服务经验)微信号:qtsbzqw 技术专线:13812683169 抖音;A13812683169 微视;13812683169 E-mail:cn1229
江苏省苏州吴中开发区、倡导行业正气之风,推动厂家技术创新.为提高气体设备,能源行业整体水平继续努力) 服务:QQ:1063837863、 13812683169@163.com