利用化工废水电解制氢电极及电解槽系统

中国科学院兰州化学物理研究所研究团队发展出以复合过渡金属为主要组成的复合电极作为AEM电解槽的阳极,镍基复合电极作为阴极的电极系统,可连续运行100 d,产氢的电效率可达到60%,该技术攻克了电解槽膜堵塞的难题,实现了化工废水的资源化利用转化为绿氢.

碱性水电解制氢装置模型研究综述

在大规模绿色制氢方面,碱性水电解制氢是一种相对成熟的技术,对碱性水电解制氢装置进行建模是理解、分析和优化碱性水电解制氢过程及相关设备的有效途径。目前,虽然存在多种研究碱性水电解制氢装置的模型,但缺乏对模型发展现状及其存在问题的总结。针对碱性水电解制氢装置模型的研究进展进行了综述,首先对3种主要的水电解制氢技术进行了对比,并对碱性水电解制氢装置采用的电解槽的工作原理进行了介绍;然后从稳态模型和动态模型的角度总结了基于碱性水电解制氢装置建立的模型;最后针对碱性水电解制氢装置组成部分的研发现状进行了介绍。分析结果显示:1)3种主要的水电解制氢技术分别为碱性水电解制氢、质子交换膜水电解制氢和固体氧化物水电解制氢。2)目前商业上碱性水电解制氢装置采用的电解槽的制氢效率在59%~70%之间,许多研究都集中在通过改变电解槽运行条件和创新其相关部件来提高其制氢效率方面。3)碱性水电解制氢装置的稳态模型主要包括热力学模型和电化学模型,动态模型一般包括气体纯度模型和热模型。研究结果可为进一步改进碱性水电解制氢装置建模提供理论和技术支撑。

基于功率-温度自适应控制的多堆质子交换膜电解制氢系统效率优化

随着可再生能源发电及电解制氢技术的发展,基于质子交换膜(PEM)技术的可再生能源制氢将成为氢能供应的主要手段之一。新能源发电具有随机性和波动性,现有多堆PEM电解制氢系统功率分配策略难以在功率波动场景下保证系统高效运行。对此,该文首先建立了包含主要能耗环节的制氢系统整体效率模型,探究了制氢效率与电流密度、温度的特性关系。然后,根据该效率特性提出了基于功率-温度自适应控制的多堆PEM电解制氢系统效率优化策略,包含离线优化与在线控制两部分:离线优化部分根据制氢系统效率模型预先制定不同电解总功率下的电解槽功率及温度设定方案;在线控制部分根据离线优化方案、制氢功率进行电解槽功率和温度调节。最后,采用实际风电功率进行算例分析,结果表明,相比于传统的功率平均分配策略和链式分配策略,该文提出的效率优化策略将产氢量分别提高了6.4%和5.7%。

压力式PEM电解制氢系统的模拟分析

目前,国内外能源行业正在逐渐向脱碳化转型,氢能作为新能源载体,因具有高热值、高能量密度、无污染等优点而广受关注。质子膜(PEM)电解制氢技术作为目前绿色氢能制备的主要技术之一,具有产品纯度高、响应速度快等优点。目前,PEM制氢技术根据电解槽内的操作压力分类,可分为常压PEM制氢技术和压力式PEM制氢技术,而压力式PEM制氢技术又可以根据PEM膜两侧的压力不同,分为均压式与差压式PEM制氢技术。本文介绍了各压力式PEM制氢技术的发展现状,并根据电化学原理,建立了出力为20 Nm3/h的常压式、均压式与差压式PEM电解制氢工艺流程计算模型,分析了三种PEM制氢系统一天内的产氢速率与后续氢气加压的能耗,以期为PEM电解槽技术的应用与发展提供参考。

电解制氢产业基础研究

氢能因其优异的燃烧性能以及燃烧后无其他污染物质,是世界公认的清洁能源。发展氢能是摆脱化石能源依赖,助力“双碳”目标实现的有效途径,但目前世界氢气仍以石化原料副产为主。要实现“无碳”能源,氢能绿色化是行业研究和推广的重要课题。随着清洁能源的普及,电解制氢技术成为最具应用价值的绿氢生产工艺。本文介绍了我国氢能产业支持政策,查找了普遍采用的电解制氢工艺,并对技术特性、优缺点以及应用现状进行了总结,整理出国内外绿氢项目开发现状。

国内最大单体产氢量3000 Nm^(3)/h水电解制氢装备下线

2024年5月17日,国内最大单体产氢量3000 Nm^(3)/h水电解制氢装备下线仪式暨“氢动未来”氢能产业发展大会在河北省邯郸市中国船舶集团第七一八研究所(简称七一八所)举办。此次下线投用的制氢装备,突破了多项前沿科学难题和核心关键技术,实现了单体产氢量由2000 Nm^(3)/h到3000 Nm^(3)/h的跨越,对我国加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。该装备由七一八所旗下中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司自主研发,围绕我国氢能高质量发展重大需求,突破了大功率、高电密、宽负载、低电耗等多项前沿技术,运行电流密度提升17%,槽体重量降低13%,制氢系统具备30%~110%的动态调节能力,能耗达到国标一级能效标准,可显著提高单机产能、降低生产投入和运行成本。在国家加快建设新型能源体系的战略引领下,七一八所依托在制氢技术研发和装备制造领域50余年的深厚积累,强化氢能技术创新、引领氢能行业发展,多项技术处于国际领先水平。

中国科学院宁波材料所在海水电解制氢阳极稳定性研究方面获进展

电解水技术依赖稀缺的纯水资源,这限制了该技术的进一步发展。海水是储量丰富的水资源,因而将海水作为电解制氢的原料替代纯水,能够拓宽电解水的水质要求,从而解决电解水的水源问题。然而,海水体系中大量的氯离子会对阳极造成腐蚀,降低阳极及电解槽的使用寿命。以往研究表明,通过电极表面吸附氧阴离子如硫酸根、磷酸根、硝酸根等来排斥氯离子,可以提高阳极寿命,但无法满足工业化需求。中国科学院宁波材料技术与工程研究所氢能与储能材料技术实验室研究员陆之毅与陈亮,基于前期关于海水电解制氢阳极稳定性的研究成果,在海水电解制氢阳极稳定性研究方面取得了进展。该团队设计了新型化学固定硫酸根的电极,在反应过程中原位构筑硫酸根斥氯层,实现了10000 h稳定碱性海水电解制氢。催化剂在合成过程中掺杂原子级分散的钡离子,在其反应过程中生成硫酸钡从而将硫酸根均匀固定在电极表面,并配合电极表面电性吸附的硫酸根,共同构筑排氯层,从而提高了海水电解中阳极的稳定性。

气田采出水无纯化直接电解制氢现场试验取得成功

近日,东方电气(福建)创新研究院有限公司团队在内蒙古鄂尔多斯圆满完成中石油长庆油田气田采出水无纯化电解制氢现场试验。试验期间,示范样机氢气产量达到额定值,现场测量显示氢气纯度达到99.999%。该项目采用海水无淡化原位直接电解制氢技术,是该技术首次应用于工业废水制氢领域,为未来探索将海水直接制氢技术拓展到节能环保领域以及为石化废水、炼钢废水等工业废水制氢提供路线参考。

中国首次实现海上风电可再生能源和海水直接电解制氢一体化

近日,中国工程院院士、深圳大学教授谢和平团队与东方电气集团团队合作,首次实现海上风电可再生能源和海水直接电解制氢一体化,并在海洋中利用海上风电驱动海水制氢。相关研究成果2024年6月21日发表于《自然·通讯》。

国内最大单体水电解制氢装备正式下线

近日,国内最大单体产氢量3000 m^(3)/h水电解制氢装备下线仪式暨“氢动未来”氢能产业发展大会在河北省邯郸市中国船舶集团第七一八研究所(简称七一八所)举办。此次下线投用的制氢装备,突破了多项前沿科学难题和核心关键技术,实现了单体产氢量由2000 m^(3)/h到3000 m^(3)/h的跨越,对中国加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。

多单机并联规模化碱性电解制氢综合能耗监测平台的设计与实现

文章提出了多单机并联规模化碱性电解制氢综合能耗监测平台,该平台是以数字化、智能化技术为基础,综合利用物联网、大数据等技术,独立于工程控制系统外的能耗监测系统,实现了大屏展示、数据统计分析等业务功能,使企业能对重点用能车间的主要设备的能耗、工况进行实时监测,科学、全面地分析能耗数据等重要信息,有助于企业形成多层次的生产能耗指标体系。

污水处理出水电解制氢可行性分析

文章深入探讨了污水处理后利用电解制氢的可行性,涵盖了污水处理的基本工艺和水资源再利用的技术,重点介绍了电解制氢技术在这一过程中的应用。随后详细分析了电解制氢的优势,探讨了可再生能源和清洁能源的应用前景,同时也指出了电解制氢所面临的能耗、效率和成本挑战。在对污水处理后电解制氢的可行性进行分析时,着重考虑了水资源质量、技术实施的可行性以及潜在的经济和环境影响。通过对水资源质量、技术实施、经济和环境影响的综合考量,旨在提供对这一创新领域全面的评估,以期为可持续发展和清洁能源领域的进步贡献新的思路和实践方案。

基于可再生能源的电解制氢系统研究

伴随社会经济的快速发展,能源消耗量持续攀升,清洁能源开发已迫在眉睫。可再生能源开发及应用过程中,受自然环境因素影响,相关电力供应过程稳定性很差,无法有效保障供电网络安全与可靠。在此背景下,行业科研人员正加速推进可再生电力电解制氢技术的研究与开发。借助多重技术手段,可再生电力利用率得到一定提升,可再生能源的社会经济效益也得到改善。文章将针对基于可再生能源的电解制氢系统进行分析与探讨,并提出未来展望,希望借此可为相关从业人员提供一定参考价值。

DQ-10型水电解制氢设备常见故障分析及其维护

全面分析了DQ-10型水电解制氢设备的运行特点、常见故障及其原因,并详细探讨了有效的维护策略和应急处理流程。研究重点包括对设备电气、机械和控制系统的故障类型进行分类,深入探究其产生的原因,以及提出相应的预防和解决方案。强调了定期维护的重要性,包括性能监测与优化及安全管理措施,以确保设备的高效、稳定运行。通过这些措施,不仅可以提升设备的运行效率,还能有效延长设备寿命,并确保操作过程的安全性。此研究对于提高DQ-10型设备的运行效率、降低故障率及保障安全运行具有重要指导意义,对于同类设备的维护和管理也提供了有价值的参考。

电解制氢产业的基础研究

文章从政策、技术、市场三个方面对电解制氢产业进行介绍,同时对我国氢能产业支持政策进行了介绍,通过对比现有的电解制氢工艺,对技术特性、优缺点及应用现状进行了总结,最后整理了国内外绿氢项目的发展现状,旨为同行了解电解制氢产业提供参考。

基于光伏直流微电网的混合电解制氢协调控制研究

鉴于光伏发电功率波动频繁且波动幅度大,电解制氢系统不能快速响应。本文提出一种基于光伏直流微电网的多方式电解制氢方案,对分布式光伏发电微网模式下电氢耦合系统控制策略进行研究。本文所提出的构想有利于减少动态弃光,改善运行的平稳性,完成电氢耦合的整体源网荷的实时功率平衡,提高电氢耦合系统整体能效水平和经济性。

水电解制氢方法研究

水电解制氢是目前发展潜力最大的绿色氢能生产方式,主要分为碱性电解、质子交换膜电解、固体氧化物电解三种方式。碱性电解水制氢技术相对成熟,成本最低,已经在市场上应用;质子交换膜电解水制氢技术实现了小规模的应用;固体氧化物电解水制氢目前主要处于技术研究阶段,尚未有商业化应用。可以借鉴其他国家电解水制氢的实际项目经验,充分发挥可再生能源发电的优势,提高可再生能源电解水制氢比例,发挥水电解制氢技术的清洁、高效和可再生的特点,为未来能源转型提供解决方案。

水电解制氢技术现状与展望

水电解制氢是制备绿色氢的一种方法,综述了碱性水电解、质子交换膜水电解和固体氧化物水电解3种主要的水电解制氢方法,评估了它们的特点及优缺点,并对水电解制氢技术的发展做出了展望。

基于可再生能源水电解制氢技术发展概述

化石能源的过度使用带来了一系列问题,双碳目标下,人们对于可再生能源的需求也在逐渐增加,电解水制氢技术的商业化、工业化生产也逐渐为人们所重视。本文分析了当前水电解制氢技术三种制氢工艺的优缺点,对其发展现状进行了总结与评判,并对可再生能源水电解制氢未来的发展趋势进行了展望。

1×1200 N·m^(3)水电解制氢工艺技术方案

氢能是实现电力、燃料和供热网络互联互通,以及清洁高效改造的重要环节,在构建不同形式能源互补的综合能源体系和构建清洁、低碳、高效、灵活的能源体系方面发挥着重要作用。针对某1×1 200 N·m^(3)/h水电解制氢项目工艺技术方案进行了阐述,概述了水电解制氢设备的基本配置,分析了制氢系统和供氢系统工艺技术方案核心环节。通过提高技术水平和扩大生产,可降低整个氢能产业链的成本,促进我国氢能产业的发展,帮助实现国家“30 60”双碳目标。