大功率高效碱水电解制氢成套设备及工艺

投资规模 电解水制氢技术，是在含有电解质的水溶液中通入直流电将溶剂水分子分解，并分别在阴极 1000 万 ~5000 万 和阳极释放出氢气和氧气，电解质不参与反应仍然留在水中。根据电解质类型不同，已商业化的技 术可分为液体碱性水电解技术和质子交换膜电解水技术。市场上两种商品化技术现状如下表： 液 体碱性水电解 现工业技术 新型电解水技术 电解质 25-30 wt.% KOH 25-30 wt.% KOH 单槽规模 3 3 3 1000 Nm H2/hr ≥1500 Nm H2/hr 运行负荷 15-100% 15-100% 直流能耗 4.8 kWh/Nm H2 4.3 3 kWh/Nm H2 稳定性 >10 年 5-10 年 设备成本 1700-2000 元 /kW 1800-2000 元 /kW 可见，液体 碱性水电解是商业上最成熟的技术，单槽制氢规模达千立方/ 小时，已实现>10年稳定运行，设备 制造成本较低，价格适中。目前的工业碱性电解水设备仍采用低活性的镍、不锈钢等电极材料，催 化分解水反应速度较慢，析氢/析氧反应过电位较高，所以单位制氢直流能耗通常稍高。文献及专 利中虽报道了许多能够应用于碱性环境电解水、催化性能优异的催化剂，但这些材料多为粉体，尚 没有或难以实现良好的固载及电极成型；也未考虑实际电解设备结构及工况条件，仍停留在实验 室基础研究阶段。 中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队基于多年以来在相关领域的研究积累，有针对 性的开发出了适用于工业应用标准的新型高活性碱性电解水电极催化剂，完成催化材料的有效固 载、电极成型及放大生产，装配于商品化电解槽中，实现了单槽千立方/ 小时以上规模制氢生产， 将工业大规模电解水制氢设备的能量利用效率从常规50~75%的基础上实现了大幅度的提升，能 量转化效率超过 82%，完成长时间稳定工况条件下的电解水制氢运行。发展出