理论教育 水电解制氢装置的可持续发展之路

水电解制氢装置的可持续发展之路

时间:2023-06-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:水电解制氢的主要工业生产装置是电解槽,为改善水的导电性能、降低电耗,通常电解槽内的液体不是纯水,而是一定浓度的KOH水溶液。其水电解制氢系列产品,包括石棉型、环保型、集装式石棉型、集装式环保型水电解装置与固体聚合物电解质电解制氢装置、重水电解制氢装置及其配套产品。近年来,我国水电解制氢技术得到了很大发展。随着氢能源的开发利用,水电解制氢技术也必将得到快速发展。

水电解制氢装置的可持续发展之路

自从1800年尼尔科森等人成功地将水电解为氢气、氧气以来,水电解技术已发展了200余年。目前,大工业所用氢气一般采取从煤制气、石油气、化工合成气中提取的方法制得,但水电解制氢方法由于其设备简单、运行稳定可靠、操作管理方便、生产无污染,制得的氢气又是诸多制氢方法中公认的纯度高、杂质含量少、可适用于电子电力冶金、玻璃、化工、建材、新能源气象等用氢场所,故而被广泛使用,但相对吸附法、裂解分离法制氢,规模较小,一般产量在1000m3/h以下。

水电解制氢的主要工业生产装置是电解槽,为改善水的导电性能、降低电耗,通常电解槽内的液体不是纯水,而是一定浓度的KOH水溶液。我国水电解制氢技术的发展经历了从仿制到自行设计生产、从单极式到双极式、从常压到加压型电解槽,规格从2m3/h到1000m3/h的发展过程。我国最早生产制造水电解制氢设备的企业是当时一机部的哈尔滨机联机械厂和原六机部七院第七一八所(现在中船重工),主要产品为小型(30m3/h以下)的常压型制氢设备而后开始研发加压碱性水电解装置。20世纪80年代中期我国在水电解制氢技术上得到了快速的发展。不但能设计、生产中小型电解槽,也开发了若干种型号的加压型水电解装置,与常压型水电解槽相比具有单位耗电量低、节约原材料、节省检修费、设备投资少、占地面积小、运行稳定、适用性强等优点,因此常压型水电解制氢装置逐渐退出了市场。

2000年以后,原哈尔滨机联机械厂体制和技术升级迟于中船重工七一八研究所、苏州竞立制氢设备有限公司、天津市大陆制氢设备有限公司等企业,工厂因此破产重组,退出了气体分离设备行业。

中船重工第七一八研究所隶属于中国船舶重工集团公司,创立于1966年,总部位于河北省邯郸市,是集科研开发、设计生产、技术服务于一体的国家级科研单位。该研究所主要从事高能化学、制氢及氢能源的开发、特种气体生产、精细化工、辐射探测、环境工程、气体分析、工控节能、核电安全、空气净化、医用制氧等方面的专业研究设计,是我国水电解制氢设备的主要研制单位。其水电解制氢系列产品(0.5~1500m3/h),包括石棉型、环保型、集装式石棉型、集装式环保型水电解装置与固体聚合物电解质(SPE)电解制氢装置、重水电解制氢装置及其配套产品。

苏州竞立制氢设备有限公司于1993年在苏州吴县经济技术开发区成立,先后开发研制出的设备有7大系列、28种型号,设备主要技术指标都达到或接近先进国家的标准,并取得了电解槽、气液分离器、隔膜垫片等多项国家专利和“CE”认证。该公司于1995年研制成功国内第一套最大的200m3/h计算机控制型制氢设备,获得了“中华之最”荣誉称号;又于2005年研制成功了当时国内最大的375m3/h计算机控制特大型制氢设备,填补了国内空白,该产品和2005年研制成功的3000m3/h氢气回收净化设备于2006年一并通过了江苏省经信委和科技厅组织的省新技术、新产品和科技成果鉴定。2005年,该公司联合北京飞驰公司在北京投资建设了中国第一座制氢加氢站,为氢燃料汽车提供清洁能源,提供的以氢气为能源的燃料电池汽车已经为2008年北京奥运会提供了全方位服务。2010年,该公司研制成功的当时国内最大的500m3/h计算机控制特大型制氢设备,也通过了江苏省经信委组织的省新技术、新产品鉴定。

苏州竞立制氢设备有限公司的产品应用于新能源、化工、有色金属、建材、电力、钢铁等行业,用户遍布大江南北,并远销美国、土耳其、沙特越南、印尼、尼日利亚、南非等20多个国家和地区。该公司已成为目前国内制氢设备用户最多、市场占有率最高的专业生产厂家。(www.daowen.com)

天津市大陆制氢设备有限公司成立于1994年,成立不久就生产出了我国第一台200m3/h加压水电解制氢设备,供应了河北辛集某企业,填补了国内大型加压电解槽产品的空白。该设备成功地投入工业应用,标志着我国水电解制氢技术上了一个新的台阶,使我国成为继德国之后,世界上第二个能够生产产氢量为200m3/h的大型压力水电解制氢装置的国家。

天津市大陆制氢设备有限公司于2006年、2008年、2012年、2016年,先后研制出FDQ-350/1.6型、FDQ-400/1.6型水电解制氢设备与FDQ-600/1.6型、FDQ-1000/1.6型加压水电解制氢设备,并投入工业使用。整套系统结构紧凑,流程简单,操作方便,性能先进,各项性能达到国外同类产品的先进水平,填补了我国大型加压水电解制氢设备的空白,并出口芬兰,实现了出口创汇

近年来,我国水电解制氢技术得到了很大发展。不但研制出350~1000m3/h的加压水电解制氢设备,同时也采用了无石棉隔膜,在电极的研制方面也有新的突破,提升了我国水电解制氢装置在国际市场的竞争力。

我国的水电解制氢设备产品已销售到芬兰、俄罗斯、朝鲜、越南、印尼、孟加拉、印度、伊朗、阿尔及利亚、丹麦、冰岛、美国等国家和地区,行业中主要制造厂家的出口额均已占到企业销售总额的40%左右。

随着氢能源的开发利用,水电解制氢技术也必将得到快速发展。例如:研制高效水电解制氢技术,进一步降低能耗,对水电解制氢设备未来的广泛应用具有重要意义;研制超高纯(≥99.99999%)水电解制氢设备,用于电子加工行业、尖端科技领域;研制与风能太阳能结合的水电解制氢设备,用于新能源开发与利用。

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