Разработка технологии зеленого водорода
Технология зеленой водородной энергии заключается в использовании возобновляемых источников энергии для производства водорода, преобразовании возобновляемых источников энергии в электрическую энергию с помощью солнечных батарей, вентиляторов, водяных насосов и других генераторных установок, а электрическая энергия преобразуется в водород с помощью оборудования для производства водорода с помощью электролиза воды, а водород хранится или непосредственно транспортируется к терминалам применения водорода, в качестве энергетического или транспортного топлива, химического сырья и т. д. для удовлетворения потребностей различных отраслей промышленности в водородной энергетике. В дополнение к традиционному производству водорода путем электролиза воды в последние годы также были разработаны некоторые новые технологии производства водорода, которые все еще находятся на стадии лабораторных исследований, такие как производство водорода на солнечной энергии, производство водорода из биомассы и тепловое использование ядерной энергии.
Производство водорода электролизом воды является наиболее зрелой технологией производства зеленого водорода. Водород и кислород образуются путем электролиза, и в процессе производства водорода не выделяются углеродосодержащие соединения, что соответствует концепции зеленого и устойчивого развития. Полученный водород преобразуется в электрическую энергию и интегрируется в энергосистему или напрямую подается в нагрузку, что повышает эффективность комплексного использования энергосистемы, помогает решить проблему нового энергопотребления, обеспечивает безопасную и стабильную работу энергосистемы. система питания. Из-за относительно высокой стоимости, низкой эффективности, высокого энергопотребления и других факторов коммерциализация технологии производства водорода с помощью электролиза воды ограничена из-за ее простого оборудования,
В соответствии с различными типами электролитов типичные технологии производства водорода с помощью электролиза воды в основном делятся на следующие категории: щелочной электролиз (технология производства водорода ALK), электролиз с протонообменной мембраной (технология производства водорода PEM), электролиз с твердополимерной анионообменной мембраной (SPAEM). технология), твердооксидные электролизеры (технология SOEC).
В настоящее время технология производства водорода щелочным электролизом воды является наиболее зрелой, а стоимость производства водорода относительно низка. В основном он достиг промышленного крупномасштабного применения, но энергоэффективность низкая; технология производства водорода PEM имеет более широкий диапазон рабочих мощностей и более короткое время запуска. Он может реализовать электролиз с высокой плотностью тока, низкое энергопотребление, небольшой объем, высокую чистоту генерируемого газа, легко достичь высокого давления и может хорошо адаптироваться к нестабильности возобновляемой энергии.
Некоторые исследования показали, что SOEC может работать при динамической выходной мощности без явного затухания. Снижение затрат на производство водорода электролизом щелочной воды и технологию производства водорода PEM ограничено, и более поздние исследования будут сосредоточены на балансе между стоимостью, эффективностью и гибкостью. Технология производства водорода с помощью электролиза твердооксидной воды - это технология производства водорода с помощью электролита с наименьшим потреблением энергии и самой высокой эффективностью преобразования энергии.