Hidrojen üretim teknolojisinin su elektrolizinden çözülmesi Hangi uygulama daha ekonomiktir?
Petrol gibi ısı, elektrik ve ulaşım olmak üzere üç yakıtta yaygın olarak kullanılabilen çok yönlü bir enerji olan hidrojen enerjisi, Uluslararası Enerji Ajansı tarafından "gelişmiş" bir enerji olarak tanımlanmaktadır ve ideal bir yüksek kaliteli temiz enerjidir.
2017'de, yerli yakıt hücresi sanayileşmesinin ilk yılı olarak, hidrojen enerjisi terminal uygulamaları-yakıt hücreli araçların sanayileşmesi, Çin'de eksiksiz bir kapalı döngü hidrojen enerji endüstrisi zincirinin aşamalı oluşumuna işaret etti. Bunlar arasında en çok ilgiyi yakıt hücreleri ve yakıt hücreli araçlar çekmiştir.Yakın gelecekte sanayinin hakim zirvelerini işgal etmek için büyük miktarda fon ve çok sayıda büyük işletme yakıt hücresi sanayisini konuşlandırmaya başlamış, bunun tersine sanayi zincirinin üst kademelerindeki hidrojen üretim şirketleri nadirdir.
Hepimizin bildiği gibi, mevcut hidrojen enerjisi endüstrisinin iki acı noktası vardır: biri ekonomik ve güvenli hidrojen üretimi, depolama ve nakliye yöntemi; diğeri ise hidrojen enerjisi altyapı inşaatının yüksek maliyeti. Bu noktaların her ikisi de hidrojen üretimi ve depolama ve taşıma yöntemlerinin seçimi ile ilgilidir.
Uzun süredir yerli hidrojen üretim tesislerinin çoğu, tesisin hidrojen ihtiyacını karşılamak için rafineriler tarafından inşa edilmiştir.Çok fazla yerli hidrojen üretim işletmesi yoktur ve gelişmeleri yavaş olmuştur. Kömürden geleneksel hidrojen üretimi, doğal gazdan hidrojen üretimi ve diğer kimyasal hammaddelerden hidrojen üretimi hidrojen üretim teknolojileri, yüksek enerji tüketimi, yüksek kirlilik, uzun proses akışı ve düşük hidrojen saflığı gibi bazı eksikliklere sahipken, elektroliz suyu hidrojen üretim teknolojisi sıfır emisyon ve yüksek ürün saflığına sahiptir. Yenilenebilir enerjiden suyun elektroliziyle hidrojen üretmek için birleştirilen avantajlar, elektriğin "üç atığını" da etkili bir şekilde emebilir ve güç sisteminin enerji yapısını ayarlayabilir.
Almanya ilk olarak P2G (powertogas) kavramını tanıttı, yani yenilenebilir enerji ithalatını genişletmek, rüzgar enerjisi, güneş enerjisi ve diğer fazla elektriği kullanarak suyu hidrojen üretmek için elektrolize etmek ve ardından su teknolojisini elektrolize etmek için mevcut gaz boru hattı ağına sağlamak. Şu anda elektroliz teknolojisi, alkali su elektrolizi, katı oksit elektrolizi ve PEM saf su elektroliz teknolojisi olmak üzere üç türe ayrılabilir.Teknik parametrelerin karşılaştırması Tablo 1'de gösterilmiştir.
Tablo 1. Çeşitli elektroliz su teknolojilerinin karşılaştırması
Alkali su elektroliz teknolojisi, en olgun gelişmeye ve en yüksek derecede ticarileştirmeye sahiptir.En olgun teknolojisi ve düşük maliyeti nedeniyle, temsili yabancı şirketler arasında Fransız Mcphy, US Teledyne ve Norveç Nel yer alır ve yerel temsilci şirketler arasında Suzhou Jingli Hydrogen Production ve Tianjin Mainland yer alır. 718 Hidrojen Enstitüsü ve Çin Gemi İnşa Endüstrisi Kurumu.
2015 yılında, Hebei Jiantou New Energy Co., Ltd., Hebei Eyaleti, Zhangjiakou Şehri, Guyuan İlçesinde 200 MW'lık bir rüzgar santrali inşa etmek için rüzgar enerjisinden hidrojen üretimi için Alman ileri teknoloji ve ekipmanı tanıtmak üzere Alman McPhy Company, Encon ve diğer şirketlerle teknik işbirliğine girdi ve bir elektroliz sistemi inşa etti. Hidrojen tesisi ve hidrojen enerjisi depolama, taşıma ve kapsamlı kullanım sistemi.
PEM saf su elektroliz teknolojisi, mükemmel yenilenebilir enerji adaptasyonu ve temiz ve kirlilik içermeyen özellikleri nedeniyle büyük elektroliz suyu hidrojen üretim işletmelerinin araştırma odağı haline gelmiştir.Ancak, yüksek maliyeti her zaman sanayileşme gelişimini engellemiştir (birim kapasite) PEM saf su elektroliz ekipmanı alkali sudan iki ila üç kat daha fazladır). Büyük ölçekli sanayileşme, PEM saf su elektroliz cihazlarını azaltmanın etkili bir yoludur.
Şu anda, PEM saf su elektroliz teknolojisi ile ilgili yerel araştırmalar, Çin Gemi İnşa Sanayi Kurumu 718 Araştırma Enstitüsü, Fengye Grubu, Dalian Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, Anstron ve Shandong Sykes Hidrojen Enerjisi ile sınırlıdır. Derecesi düşük. Yabancı şirketler Proton ve Hydrogenics neredeyse dünya çapındaki PEM elektrolize su ürünleri pazarını kapsamaktadır.
Mart 2018'de Three Gorges Capital, Proton (Norveç Nel tarafından satın alındı) ile bir hidrojen enerjisi endüstrisi işbirliği anlaşması imzaladı.İki taraf, ekipman maliyetini önemli ölçüde azaltmak için Weifang High-tech Zone'da bir ortak girişim şirketi kuracak, bir üretim tesisi ve Ar-Ge merkezi kuracak. Düşük maliyetli, büyük ölçekli hidrojen üretimi mümkün hale gelir.
Su hidrojen üretiminin PEM elektrolizi ve proton değişim membranlı yakıt hücresi iş akışı, Şekil 1'de gösterildiği gibi birbirine terstir. Ancak ikisinin katalizörler, MEA ve çift kutuplu plakalar gibi temel malzemeleri aynı değildir.Tabii ki tersine çevrilebilir yakıt pilleri bir örnektir.
Şekil 1. PEM saf su elektrolizinin ve PEM yakıt hücresinin çalışma prensibi diyagramının karşılaştırılması
PEM su elektroliz teknolojisi söz konusu olduğunda, nispeten olgunlaşmıştır. 2018'de, "Yenilenebilir Enerji ve Hidrojen Enerjisi Teknolojisi" için Ulusal Anahtar Özel Kılavuz, "MW düzeyinde katı polimer elektrolit elektroliz suyu hidrojen üretim teknolojisini" önemli bir bilimsel araştırma olarak listelemiştir. Kılavuz, özel projeler için, PEM elektrolize su hidrojen üretim cihazlarının ortak anahtar teknolojilerinin üstesinden gelmenin zorluğuna açıkça işaret etmekte ve gücü, DC güç tüketimi, güç ayar aralığı ve hidrojen depolama basıncı için mevcut Avrupa ve Amerika ticari ürünlerini çok aşan yüksek gereksinimleri ortaya koymaktadır. Kimyasal ürünler. PEM saf su elektroliz teknolojisinin sanayileşmesi yakın hale geldi.
Three Gorges Capital'in, Protonun PEM elektrolize su ekipmanı üretim hattının piyasaya sürülmesinden sonra ekipman fiyatının orijinalin 1 / 3'üne düşeceğine ve mevcut yerel acentenin yaklaşık 20 milyon RMB'lik 400Nm3 / h PEM ürün satış fiyatı sunduğuna inandığı anlaşılmaktadır (hariç Bu tahmine göre, sanayileşmiş MW seviyesindeki PEM su elektroliz ekipmanı 15.000 RMB / (Nm3 / sa) 'a düşürülebilir. Örnek olarak günlük 300Kg hidrojen arzına sahip bir hidrojen yakıt ikmal istasyonu olarak 500Nm3 / h (1MW, aynı özellikteki alkali su hidrojen üretim ekipmanı için 10.000 RMB / (Nm3 / h) fiyatı), farklı elektrik fiyatlarına göre PEM saf su elektroliz hidrojen üretiminin maliyeti Duyarlılık analizi yapın.
(1) Endüstriyel elektrik kullanarak yerinde hidrojen üretimi
Büyük ölçekli endüstriler için ortalama elektrik fiyatının 0,687 yuan / (kW sa) olduğu varsayıldığında, hidrojen üretiminin maliyeti maliyet muhasebesi yoluyla hesaplanan yaklaşık 3,68 yuan / Nm3'tür ve hidrojen yakıt ikmal istasyonu inşaatı ve yönetim işletmesinin maliyeti de mevcut hidrojen yakıt ikmal istasyonu gösteri işlemine dönüştürülür. Hidrojenasyon fiyatı 40 yuan / Kg'ye (3,965 yuan / Nm3) benzer, bu nedenle sahada hidrojen üretmek için büyük endüstriyel elektrik kullanmak ekonomik değildir.
(2) Hidrojen üretimi + yenilenebilir enerji kullanarak hidrojen iletimi
Yenilenebilir enerji enerji üretiminin fiyatının 0,1 yuan / (kW saat) ve hidrojen kaynağının hidrojen yakıt ikmal istasyonundan 50 km uzakta olduğu varsayıldığında, hidrojeni taşımak için uzun tüplü treyler kullanmanın maliyeti 0,3 yuan / Nm3 ve hidrojen yakıt ikmal istasyonunun inşaat ve işletme maliyetinin 1 yuan / Nm3 ( Hidrojen yakıt ikmal istasyonunun arazi satın alma maliyeti hariç, dönüştürme süresi 15 yıldır. Özetle, hidrojen ve uzun borulu treyler yüksek basınçlı hidrojen transmisyonu üretmek için yenilenebilir enerji kullanmak, hidrojen üretiminin maliyeti 2 yuan / Nm3'tür ve hidrojen satışlarından beklenen kar marjı% 50'ye kadar çıkmaktadır. Elbette hidrojen üretim sahaları ile hidrojen yakıt ikmal istasyonları arasındaki mesafe arttıkça, hidrojen iletim maliyeti de buna bağlı olarak artacaktır.Şu anda daha ekonomik ve geniş ölçekli hidrojen depolama ve organik sıvı hidrojen depolama gibi hidrojen iletim teknolojisi yollarına ihtiyaç duyulmaktadır. Katı hidrojen depolama veya kriyojenik sıvı hidrojen, vb.
Beyan: "Da Niu Talk", Gaogong Hydrogen Power tarafından endüstri profesyonellerinin bilgeliğini yoğunlaştırmayı ve hidrojen yakıt hücresi endüstrisinin gelişimine katkıda bulunmayı amaçlayan, endüstri profesyonelleri için oluşturulmuş özel bir sütundur. Yazarın görüşleri, Gaogong Hydrogenin konumunu temsil etmemektedir. Bu sunum kesinlikle yasaktır. Yeniden basıldığında, endüstri aktif başvuruları da memnuniyetle karşılar, lütfen gönderimler için WeChat WANPINGPING2011'i ekleyin.
