電解水制氫技術(shù)在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用.ppt

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1、電解水制氫技術(shù)在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用主講人：可再生能源發(fā)電電解水制氫技術(shù)電解水制氫技術(shù)應(yīng)用123目錄新能源風(fēng)能、太陽能、海洋能、氫能、核能、地?zé)崮艿刃履茉促Y源的特點(diǎn)潛力大，可持續(xù)利用能夠滿足能源需求、改善能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用可再生能源發(fā)電1可再生能源發(fā)電近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長，及對(duì)能源的需求日益旺盛，能源短缺以及化石能源所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益尖銳。在能源安全與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，技術(shù)相對(duì)成熟、能夠規(guī)?；_發(fā)的可再生能源發(fā)電的包括：風(fēng)力發(fā)電太陽能光伏發(fā)電太陽能光熱

2、發(fā)電1可再生能源發(fā)電截至2012年底，我國新增風(fēng)電裝機(jī)1404.9萬千瓦(吊裝容量)，我國累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)量超過7000萬千瓦太陽能光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量約820萬千瓦1太陽能光熱發(fā)電方面，2012年9月國家能源局正式發(fā)布了《太陽能發(fā)電“十二五”規(guī)劃》，到2015年底，建成光熱發(fā)電總裝機(jī)容量100萬千瓦，并指出到2020年太陽能光熱發(fā)電裝機(jī)300萬千瓦可再生能源發(fā)電1電解水制氫是一種高效、清潔的制氫技術(shù)，其制氫工藝簡單，產(chǎn)品純度高，氫氣、氧氣純度一般可達(dá)99.9％，是最有潛力的大規(guī)模制氫技術(shù)。特別是隨著目前可再生能

3、源發(fā)電的日益增長，氫氣將成為電能存儲(chǔ)的理想載體。可再生能源發(fā)電1通過將可再生能源發(fā)電經(jīng)過電解水制氫技術(shù)，將可再生能源產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為氫能進(jìn)行儲(chǔ)存，并且根據(jù)實(shí)際需要，還可通過后續(xù)化工過程將氫能轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇及其他液態(tài)燃料等?？稍偕茉窗l(fā)電1目前我國氫氣年產(chǎn)量已逾千萬噸規(guī)模，位居世界第一。工業(yè)規(guī)模的制氫方法主要包括甲烷蒸汽重整電解水制氫可再生能源發(fā)電1甲烷蒸汽重整是目前最經(jīng)濟(jì)的制氫方法，但其在生產(chǎn)過程中不僅消耗大量化石燃料，而且產(chǎn)生大量二氧化碳。電解水制氫工藝過程簡單，產(chǎn)品純度高，通過采用可再生能源作為能量來源

4、，體現(xiàn)氫氣的高效、清潔、大規(guī)模制備，該技術(shù)也可以用于CO2的減排和轉(zhuǎn)化，具有較為廣闊的發(fā)展前景。高溫固體氧化物電解水制氫固體聚合物電解水制氫堿性電解水制氫電解水制氫技術(shù)2電解水制氫的方法2電解水制氫技術(shù)堿性電解水電解制氫堿性電解水制氫裝置是由若干個(gè)單體電解池組成，每個(gè)電解池由陰極、陽極、隔膜及電解液構(gòu)成。通入直流電后，水在電解池中被分解，在陰極和陽極分別產(chǎn)生氫氣和氧氣。通常電解液都是氫氧化鉀溶液，濃度為20wt%～30wt%。隔膜主要由石棉組成，起分離氣體的作用，兩電極主要由金屬合金組成，起著分解水，產(chǎn)生氫和

5、氧的作用。電解水制氫技術(shù)2堿性電解水電解制氫2堿性電解水電解制氫優(yōu)點(diǎn)堿性電解水制氫是目前最成熟的大規(guī)模制氫方法。工藝過程簡單，易于操作。缺點(diǎn)電能消耗大，成本高，每立方米氫氣電耗約為4.5～5.5kW?h，電費(fèi)占整個(gè)電解水制氫生產(chǎn)費(fèi)用的80％左。2固體聚合物電解水制氫固體聚合物電解水制氫與堿性電解水制氫技術(shù)相比，固體聚合物電解水制氫技術(shù)主要有以下三方面的優(yōu)勢：(1)固體聚合物電解水制氫以固體聚合物膜為電解質(zhì),電解循環(huán)中沒有堿液流失、腐蝕等問題，并且由于固體聚合物電解質(zhì)膜較薄，減小了電解過程的歐姆損失，提高了系統(tǒng)

6、的效率；(2)固體聚合物電解質(zhì)隔膜，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,高的質(zhì)子傳導(dǎo)性,良好的氣體分離性等優(yōu)點(diǎn)，提高了電解池的安全性，增加了氣體純度，并且由于較高的質(zhì)子傳導(dǎo)性，固體聚合物電解水制氫可在較高的電流密度下工作，從而增大了電解效率；(3)固體聚合物電解水制氫采用膜電極三合一結(jié)構(gòu)，類似于堿性電解池中的零間距結(jié)構(gòu)電解池結(jié)構(gòu)，因此降低了能耗。目前固體聚合物電解水制氫效率可以達(dá)到約80％。2固體聚合物電解水制氫高溫固體氧化物電解高溫固體氧化物電解水制氫與堿性電解和固體聚合物電解水制氫相比，高溫電解降低了電能消率，而且高溫

7、條件下電解，電極動(dòng)力學(xué)性能顯著改善，減少了電解過程的能量損失，較高地提高了電解效率。高溫條件下電解，電極可采用非貴金屬催化劑，降低了電解制氫成本，并且為全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問題。2高溫固體氧化物電解在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用3電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用電解水制氫技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用3電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電是將可再生的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。堿性電解水制氫技術(shù)成熟、成本低、易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制氫應(yīng)用，但是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電源穩(wěn)定

8、性相對(duì)較差，需要針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電源特點(diǎn)開發(fā)適宜于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的堿性電解水制氫系統(tǒng)。2電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用固體聚合物電解水制氫技術(shù)較為成熟、具有較好的變工況運(yùn)行特性，較為適宜于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定電源。但其成本較高，制氫規(guī)模較小，進(jìn)一步限制了固體聚合物電解水制氫技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用高溫固體氧化物電解水制氫技術(shù)具有較高的電解效率（90%以上），由于高溫電解制氫工作溫度較高