電解水制氫是什么?

水電解制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。在一些電解質(zhì)水溶液中通入直流電時，分解出的物質(zhì)與原來的電解質(zhì)完全沒有關(guān)系，被分解的是作為溶劑的水，原來的電解質(zhì)仍然留在水中。例如硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等均屬于這類電解質(zhì)。

電解水技術(shù)與光解水、熱化學(xué)制氫的不同特點：電解水技術(shù)成熟、設(shè)備簡單、無污染，所得氫氣純度高、雜質(zhì)含量少，適用于各種場合，缺點是耗能大、制氫成本高;光解水技術(shù)目前難點是催化劑研制;熱化學(xué)循環(huán)制氫系統(tǒng)更復(fù)雜，但制氫效率較高，結(jié)合可再生能源，利用效率更高。

氫能作為最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，對于推動能源轉(zhuǎn)型、促進全球經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展意義重大。 當前我國以煤制氫與工業(yè)副產(chǎn)氫為制氫主要來源，占比分別為64%、21%，綠氫是未來重要發(fā)展方向，在煤化工中耦合綠氫，將會大幅減少煤炭使用量，減少碳排放。

電解水制氫競爭格局及發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國內(nèi)主要制氫方式有水電解制氫、化石能源制氫及化工副產(chǎn)氫等。其中水電解制氫因為成本偏高，在整個氫氣供應(yīng)體系中所占份額不到1%。隨著綠氫發(fā)展呼聲的高漲，水電解制氫正迎來新一輪發(fā)展機遇。

固體聚合物電解質(zhì)。固體聚合物電解質(zhì)，SPE電解水，最初用于向宇宙飛船或潛水艇供氧，或在實驗室作為氫氣發(fā)生器(可用于氣體色譜)。核電大規(guī)模發(fā)展以后，人們利用SPE技術(shù)在用電低谷電解水產(chǎn)生氫，在供電高峰以SPE氫-氧燃料電池向外供電，使之成為能量貯存轉(zhuǎn)換裝置。

通過直接電解純水產(chǎn)生高純氫氣(不加堿)，電解池只電解純水即可產(chǎn)氫。通電后，電解池陰極產(chǎn)氫氣，陽極產(chǎn)氧氣，氫氣進入氫/水分離器。氧氣排入大氣。氫/水分離器將氫氣和水分離。氫氣進入干燥器除濕后，經(jīng)穩(wěn)壓閥、調(diào)節(jié)閥調(diào)整到額定壓力(0.02～0.45Mpa可調(diào))由出口輸出。電解池的產(chǎn)氫壓力由傳感器控制在0.45Mpa左右，當壓力達到設(shè)定值時，電解池電源供應(yīng)切斷;壓力下降，低于設(shè)定值時電源恢復(fù)供電。

在氯堿工業(yè)中副產(chǎn)多量較純氫氣，除供合成鹽酸外還有剩余，也可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產(chǎn)。2018年12月9日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授團隊和高敏銳教授團隊合作，研制出一種高性能低成本的新型三元納米片電催化劑。國際學(xué)術(shù)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表了該研究成果。

2021年11月19日，全球單廠規(guī)模******電解水制氫項目運營商寧夏寶豐能源表示，公司首批電解水制氫項目全部投產(chǎn)后，每年可新增減少煤炭資源消耗約38萬噸，新增減少CO2排放約66萬噸。如果按近期煤價1000元/噸計算，每年可直接降低3.8億的原料成本，同時還有每年減少66萬噸二氧化碳排放的效益。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國電解水制氫行業(yè)市場競爭格局分析及發(fā)展前景預(yù)測報告》顯示：

截至2022年12月，國內(nèi)共有40余家具備真實產(chǎn)能的電解水制氫設(shè)備制造商，名義總產(chǎn)能達到12GW。鑒于對未來市場前景的看法，行業(yè)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)能還在持續(xù)擴張當中。

高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)不完全統(tǒng)計，2020年中國新投資制氫項目約23個。其中，電解水制氫項目7個，占比30%，水電解制氫項目近年來開始明顯增多。氫能產(chǎn)業(yè)基地相繼落地，將帶動形成產(chǎn)業(yè)聚集，推動區(qū)域氫能產(chǎn)業(yè)建設(shè)更加完整的產(chǎn)業(yè)集群。除廣東、山東外，多地在今年開始布局氫能產(chǎn)業(yè)園、產(chǎn)業(yè)基地項目。據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年至今，北京、天津、浙江、江蘇、河北、河南、廣東、內(nèi)蒙古8省(區(qū)市)共規(guī)劃了30個2022年擬新開工氫能產(chǎn)業(yè)項目，其中氫能產(chǎn)業(yè)園項目占比高達43%，幾乎占據(jù)半壁江山。根據(jù)相關(guān)項目規(guī)劃和建設(shè)周期來看，多數(shù)項目的一期工程將于年內(nèi)完成。

業(yè)內(nèi)人士表示，未來電解水制氫的規(guī)模會進一步擴大，國家需要提供可再生能源制氫優(yōu)惠政策，降低可再生能源制氫的過網(wǎng)費和使用費，預(yù)計到2030年可再生能源制氫成本將降至15元/kg。

電解水制氫市場發(fā)展前景預(yù)測

2022年以來，國內(nèi)已公開在建及規(guī)劃電解水制氫項目制氫總規(guī)模達到12.1GW，從電力來源來看，98.5%為可再生能源制氫項目。其中，2023年和2024年規(guī)劃建成項目裝機分別達到1327MW和4716MW，國內(nèi)電解水制氫設(shè)備市場迎來井噴式發(fā)展。

2021年，氫能列入《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》未來產(chǎn)業(yè)布局，意味著我國將開始大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟統(tǒng)計，2020年我國氫能需求量已突破2000萬噸，預(yù)計2050年氫氣需求量有望在2020年的基礎(chǔ)上增長7倍，達到 1.6億噸。

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