Trend dalam Pembangunan Tenaga Hidrogen
Tenaga hidrogenialah sumber tenaga sekunder yang banyak, hijau, rendah karbon, dan boleh digunakan secara meluas. Ia secara beransur-ansur menjadi salah satu pembawa penting dalam peralihan tenaga global. China ialah pengeluar hidrogen terbesar di dunia, yang pada mulanya menguasai teknologi dan proses utama yang berkaitan dengan pengeluaran hidrogen, penyimpanan, pengangkutan dan pengisian bahan bakar, lantas membentuk rantaian industri tenaga hidrogen yang agak lengkap. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, industri tenaga hidrogen China telah berkembang pesat, menarik ramai peserta dan menghasilkan beberapa syarikat terkenal dengan kuasa daya saing yang kuat. Pada masa ini, syarikat terkemuka dalam industri telah mewujudkan kelebihan daya saing melalui peningkatan penyelidikan dan pembangunan teknologi, memperkemas rangkaian rantaian industri, membina rangkaian jualan, dan memupuk bakat profesional.
Pada masa hadapan, apabila industri tenaga hidrogen terus berkembang, permintaan pelanggan untuk pengeluaran hidrogen akan semakin meningkat, yang membawa kepada penyatuan industri yang lebih kukuh. Bahagian pasaran syarikat terkemuka akan meningkat secara beransur-ansur, dan halangan untuk memasuki sektor tenaga hidrogen akan menjadi lebih ketara. Untuk mencapai puncak karbon dan matlamat neutraliti karbon, China telah meletakkan tenaga hidrogen sebagai bahagian penting dalam sistem tenaga negara masa depannya, kenderaan utama untuk mencapai transformasi hijau dan rendah karbon di terminal penggunaan akhir tenaga, dan titik fokus untuk strategi baru muncul. industri dan pembangunan industri masa hadapan.
Sebagai tindak balas kepada dasar negara, syarikat sedang giat mengamalkan strategi dwi-karbon, menggunakan teknologi matang untuk memastikan operasi kitaran panjang, stabil dan boleh dipercayai. Elektrolisis air beralkali untuk pengeluaran hidrogen bergantung terutamanya pada teknologi untuk menangkap pasaran, kualiti untuk menyatukannya, dan perkhidmatan untuk mengembangkannya. Didorong oleh permintaan pasaran, diterajui oleh teknologi, dan tertumpu pada kualiti untuk reputasi, dengan inovasi sebagai laluan pembangunan, industri menyasarkan untuk benar-benar mencapai sifar pelepasan dan pencemaran, hayat perkhidmatan yang panjang, pemantauan dan operasi digital, keselamatan dan mod operasi tanpa pemandu. , dengan kualiti yang sangat baik, bekalan tepat pada masanya, harga yang berpatutan dan perkhidmatan yang terbaik.
Tenaga hidrogen mempunyai kelebihan seperti pencemaran sifar, nilai kalori yang tinggi, dan serba boleh dalam penyimpanan dan penggunaan. Elektrolisis air boleh menggunakan tenaga boleh diperbaharui dan lebihan elektrik turun naik untuk menghasilkan hidrogen, menjadikannya salah satu kaedah yang paling ideal dan mesra alam untuk pengeluaran hidrogen. Oleh itu, pembangunan elektrolisis tenaga boleh diperbaharui untuk pengeluaran hidrogen adalah penting untuk keselamatan tenaga dan pengurangan CO2. Walau bagaimanapun, pada masa ini hanya 4% daripada hidrogen di seluruh dunia dihasilkan melalui elektrolisis air, terutamanya disebabkan oleh kos yang tinggi yang berkaitan dengan kaedah ini, di mana penggunaan elektrik dan kos elektrolisis merupakan kekangan utama untuk aplikasi berskala besar.
Di bawah dorongan matlamat dwi-karbon, kemajuan dalam teknologi penjanaan tenaga boleh diperbaharui dijangka menurunkan harga elektrik, berfungsi sebagai pemangkin kuat untuk pembangunan industri pengeluaran hidrogen elektrolisis air. Teknologi elektrolisis alkali semakin mendapat perhatian kerana kosnya yang rendah, jangka hayat yang panjang dan sumber bahan yang banyak, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran hidrogen berskala besar. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi pengeluaran hidrogen berskala besar, ia masih perlu untuk meningkatkan lagi ketumpatan semasa dan kecekapan tenaga teknologi elektrolisis alkali untuk menambah baik peralatan dan kos elektriknya. Bahan membran dan elektrod memainkan peranan yang penting dan tidak boleh ditukar ganti dalam proses ini.
Tinjauan Masa Depan untuk Teknologi Pengeluaran Hidrogen Elektrolisis Air
Kos pengeluaran hidrogen melalui elektrolisis air bergantung terutamanya pada kos elektrik, kos pelaburan elektrolisis, dan beban operasi, dengan kos elektrik mempengaruhi sensitiviti pengeluaran hidrogen sehingga 60-70%. Apabila kos elektrik menurun, bahagian kos pelaburan peralatan akan meningkat secara beransur-ansur. Pemacu pengurangan kos masa depan terutamanya akan berpunca daripada harga elektrik yang lebih rendah, peningkatan kadar penggunaan peralatan, dan kemajuan teknologi untuk mengurangkan kos elektrolisis. Walau bagaimanapun, oleh kerana teknologi elektrolisis alkali sudah sangat matang, sejauh mana kos dapat dikurangkan melalui inovasi teknologi adalah terhad. Dengan pembangunan industri selanjutnya, senario aplikasi masa depan akan terus meluas, dan penggunaan berskala besar, kos rendah dan tenaga rendah diiktiraf sebagai konsensus untuk pembangunan perindustrian.
Klasifikasi Laluan Teknologi untuk Pengeluaran Hidrogen Elektrolisis Air
Terdapat empat laluan teknologi utama untuk pengeluaran hidrogen melalui elektrolisis air: elektrolisis air alkali (ALK), elektrolisis air membran pertukaran proton (PEM), elektrolisis oksida pepejal (SOEC), dan elektrolisis air membran pertukaran anion (AEM).
Elektrolisis Beralkali (ALK): Proses ini dijalankan dalam larutan elektrolit beralkali (biasanya KOH), di mana ion OH- melalui membran ke anod, kehilangan elektron untuk menghasilkan O2, manakala air di katod memperoleh elektron untuk menghasilkan H2 dan OH-.
Elektrolisis Membran Pertukaran Proton (PEM): Kaedah ini mengelektrolisis air tulen, di mana molekul H2O dioksidakan pada anod untuk menghasilkan oksigen dan ion H+. H+ (proton) berhijrah melalui membran pertukaran proton ke katod di bawah pengaruh medan elektrik dan menjalani tindak balas pengurangan untuk menghasilkan gas hidrogen.
Elektrolisis Oksida Pepejal (SOEC): Proses ini melibatkan pengionan wap air untuk menghasilkan ion hidrogen dan oksigen pada suhu tinggi, biasanya melebihi 600°C, menjadikannya sesuai untuk menghasilkan suhu tinggi, wap tekanan tinggi dalam sistem tenaga haba suria.
Elektrolisis Membran Pertukaran Anion (AEM): Proses ini biasanya menggunakan air tulen atau larutan alkali berkepekatan rendah sebagai elektrolit, di mana ion OH- melalui membran pertukaran untuk mencapai anod untuk menjana air dan oksigen, manakala molekul air di katod menghasilkan gas OH- dan hidrogen.
Perbandingan Laluan Proses Pengeluaran Hidrogen
Setiap kaedah mempunyai kekuatan dan batasannya sendiri:
Elektrolisis Beralkali (ALK)
Kelebihan: Pada masa ini teknologi paling matang dengan kos peralatan yang rendah.
Had: Cecair menghakis; kos operasi dan penyelenggaraan yang tinggi; kecekapan teori adalah lebih rendah daripada PEM dan SOEC; mencabar untuk digunakan dalam sumber kuasa terputus-putus.
Elektrolisis Membran Pertukaran Proton (PEM)
Kelebihan: Kebolehsuaian tinggi kepada sumber kuasa terputus-putus, mudah disepadukan dengan tenaga boleh diperbaharui seperti angin dan suria; kos operasi dan penyelenggaraan yang rendah.
Had: Kos peralatan yang tinggi; memerlukan pemangkin logam berharga.
Elektrolisis Oksida Pepejal (SOEC)
Kelebihan: Kecekapan teori yang tinggi; boleh menggunakan mangkin logam bukan berharga.
Had: Persekitaran tindak balas suhu tinggi, senario aplikasi terhad; masih dalam peringkat R&D makmal dan belum dikomersialkan.
Elektrolisis Membran Pertukaran Anion (AEM)
Kelebihan: Menggabungkan kelebihan alkali dan PEM: kos bahan yang rendah; kekakisan rendah elektrolit (larutan alkali cair atau air); tidak memerlukan mangkin logam berharga.
Had: Kesukaran dalam pengeluaran besar-besaran membran pertukaran anion, masih dalam fasa R&D.
Laluan elektrolisis alkali adalah matang, PEM menunjukkan potensi pertumbuhan yang kukuh, manakala SOEC dan AEM mempunyai potensi masa depan yang menjanjikan.
