1.項目背景:
氫是一種零排放熱值高的清潔能源,廣泛應用于現代工業、能源等領域。隨著日本、美國、韓國等國家將氫能上升到國家能源戰略高度,我國也開始注重氫能源發展,并將“推進加氫設施建設”寫入政府工作報告,大力推動氫能產業發展。生產氫氣的方法有很多,如化石燃料制氫、生物制氫、光催化制氫、水電解制氫等。采用水電解制氫產生的氫氣,因氫氣純度高、設備操作維護方便、無污染等優點,在市場上占有不可忽視的地位。此外,由于可再生能源和過剩電能可通過電解水轉換為氫氣儲存,從而使水電解制氫技術的發展受到很高重視。目前,可實際應用的水電解制氫技術主要是堿性水溶液電解制氫和固體聚合物水電解制氫2種。其中堿性水溶液電解制氫技術因其成本低、技術成熟,已經有了很廣泛的應用。
堿性電解水制氫設備可分為電解水制氫裝置、氫氣純化裝置、電氣控制裝置3個部分。制氫設備運行時,電能通過電解槽將KOH溶液(電解液)電解為氫氣與KOH溶液的混合液以及氧氣與KOH溶液的混合液,后經氣水分離器將氣體和溶液分離,KOH溶液回流至電解槽,氧氣處理后可直接排空,氫氣經過純化裝置進一步處理后儲存、利用;電氣控制裝置監控并調節整個設備的運行。
堿性水溶液制氫電解槽是整個制氫設備的核心,原因有2點:一是電解槽的性能直接影響整個制氫系統的制氫效率,不可忽視;二是電解槽制造成本占整個設備成本的比例很大,約30%---60%,設備產氫量越大,電解槽所占整個設備成本的比例越高。
我國已成為世界上最大的制氫國。但我國主要由化石原料(煤制氫、天然氣重整等)和工業副產氫制氫,占比合計達到97%;電解水制氫僅占比3%,制氫規模小。主流制氫技術路線中,電解水制氫成本最高,電解槽這一關鍵設備是影響其制氫成本的一大主要因素。要實現規模化制氫就要降低制氫成本,以電解槽為代表的制氫設備就是解決問題的關鍵。
2.項目摘要
本項目通過對電解水制氫電解槽的研制與開發,掌握制氫電解槽的標準化設計和產品生產制造流程,形成有公司特色的標準化電解槽研發及生產制造體系,制備規模化電解水制氫裝備,提高制氫效率,降低制氫成本。本項目規模化電解水制氫裝備單體產氫量達500N?/h,采用高性能、新型電解槽,設備整體具有電解效率高、使用壽命長、投運成本低等特點。
3.團隊優勢
由從事電解水制氫研究和實踐工作40年以上的資深專家領銜,多位核心團隊成員從事氫能行業和新能源行業研究與應用20年以上。與國內多家高校和科研院所建立緊密合作關系。全面掌握氫能制、儲、運、加、用核心技術,擁有制氫、儲氫和加氫全套設備開發、生產制造、系統集成和工程化實施的綜合能力。
4.項目主要建設內容
(1)高效電解水制氫電解槽結構設計
1)提供一種高效制氫的電解槽結構,包括槽體、電極片。電極片與槽體可拆卸連接,可拆卸的電極片設置,當電機片出現損壞時,能夠及時的更換維修,根據電解效率的需要,調整相鄰的電極片之間距離;槽體內設置補液管,在槽體內攪動液體,使得液體與電極片充分接觸,加速電解效率。
2)通過在槽體內設置分隔,在格體內進行電極設置,形成多個通道進行采集氣體的電解槽。通過第一隔板將槽體分隔兩個區域,形成雙通道的制氫結構;底部設置有加熱板,形成槽體內部的恒溫設置;結構簡單,使用方便。
3)設置可拆卸電解槽單元,拆卸時只需按壓按壓板即可解除限位,從而可以將電解槽單元拆卸下來,使拆卸更加的方便簡便,節省時間。
4)槽體內壁固定連接有防腐蝕層,防腐蝕層使電解液與槽體不直接接觸,阻止了電解液對槽體的腐蝕。通過對最容易被腐蝕的陽極設置方便浸入取出的結構,可根據電解槽是否工作的情況將陽極浸入或者取出,可以減緩電極的腐蝕。
(2)規模化電解水制氫裝備優化方案研發
1)設置前置水體過濾器,通過在蒸餾箱底部設置刮板與毛刷,并通過電機帶動,能夠快速方便清理掉蒸餾箱壁和底部附著的水堿。
2)設置干燥網,通過內部設置加熱管進行干燥填料的加熱烘干,進行循環使用的制氫干燥網。內加熱管和外部熱流體連接,形成內部加熱設置,對干燥填料進行烘干脫水,進行干燥,同步直接加熱進行氫氣干燥。
3)提供安全防護組件,不僅能夠固定氣罐,還能保護氣罐的表面,防止氣罐表面受到碰撞損壞;通過防護板的設置可以對電解槽的四周進行防護,從而可以阻擋電解液的濺射,從而防止對工作人員造成損傷,且防護板可以放下,在準備工作時不妨礙工作的進行。
5.項目預期市場價值和社會效益
隨著項目產品的逐步完善和升級,預計項目產品2023年底將實現1000萬元的銷售收入,2024年實現5000萬元的銷售收入;隨著后續的推廣應用每年保持20%以上的收入增長,增加市場占有率。