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電解水制氫工藝近年來(lái)發(fā)展迅猛，不斷突破技術(shù)瓶頸，并有大批規(guī)模化電解制氫項(xiàng)目落地，為可再生能源電解制氫技術(shù)提供了實(shí)踐支撐。目前國(guó)內(nèi)可再生能源電解制氫以堿性電解水制氫技術(shù)為主，國(guó)外質(zhì)子交換膜電解制氫技術(shù)應(yīng)用實(shí)例較多。 加拿大20MW項(xiàng)目作為全球最大的質(zhì)子交換膜電解水制氫項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)氫8640kg，該項(xiàng)目所采用的即為5MW質(zhì)子交換膜電解水制氫設(shè)備。

1、水電解制氫 水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣，分別從電解槽陽(yáng)極和陰極析出。根據(jù)電解槽隔膜材料的不同，通常將水電解制氫分為堿性水電解（AE）、質(zhì)子交換膜（PEM）水電解以及高溫固體氧化物水電解（SOEC）。

二、直接電解海水的機(jī)遇與挑戰(zhàn) 電解水制氫技術(shù)比較傳統(tǒng)化石能源制氫技術(shù)仍然不夠成熟，現(xiàn)在電解水制氫技術(shù)整套機(jī)制最大的劣勢(shì)在于成本。但電解水制氫具有工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染、產(chǎn)出氫氣純度高等優(yōu)勢(shì)，能夠很好地與可再生能源結(jié)合，達(dá)到大幅度降低制氫成本的效果[9]。

該項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)在獨(dú)山子石化分公司煉油老區(qū)35KV北區(qū)變北側(cè)預(yù)留用地內(nèi)，新建一套產(chǎn)氫規(guī)模為1000Nm3/h的采用堿性電解水工藝制氫試驗(yàn)裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)電解水制氫裝置），整體呈東西向布置，總占地面積 2400 m2，東側(cè)為 80 萬(wàn)噸／年催化汽油加氫裝置、100萬(wàn)噸/年蠟油加氫裝置，西側(cè)為預(yù)留用地，北側(cè)為預(yù)留用地，南側(cè)為 35KV 北區(qū)變。

電解水制氫三種技術(shù)路線對(duì)比在以上三種技術(shù)路線中，PEM電解水制氫的效率較高，并且適用于可再能能源發(fā)電時(shí)的波動(dòng)性，是當(dāng)下主流也是比較有前景的電解水制氫技術(shù)，下面我們就來(lái)看一下PEM電解水制氫的技術(shù)原理。PEM電解水制氫原理與堿性電解池相比，PEM電解池用質(zhì)子交換膜代替了石棉膜，傳導(dǎo)質(zhì)子，并隔絕電極兩側(cè)的氣體，避免了堿性電解液所帶來(lái)的缺點(diǎn)。

可再生能源電力電解水制氫是最具發(fā)展前景的綠色可持續(xù)制氫技術(shù)。目前，堿性介質(zhì)電解水制氫相較于酸性介質(zhì)電解水制氫而言，技術(shù)相對(duì)成熟，應(yīng)用更為廣泛。然而，在堿性介質(zhì)中，首先需要發(fā)生水的解離產(chǎn)生質(zhì)子，這使得HER在堿性介質(zhì)中的動(dòng)力學(xué)比酸性介質(zhì)中低2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，根據(jù)Sabatier規(guī)則，高性能HER電催化劑應(yīng)具有合適的氫吸附自由能。

電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下將水分子解離為氫氣和氧氣。根據(jù)電解槽隔膜材料的不同，電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解（AWE）、質(zhì)子交換膜（PEM）電解和固體氧化物（SOEC）電解三種。每種技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。

掃碼報(bào)名學(xué)員能力提升目標(biāo)· 了解電解水制氫的基本原理；· 掌握Fluent PEM電解水制氫仿真分析的流程（幾何、網(wǎng)格及求解設(shè)置）授課內(nèi)容提綱一、ANSYS Fluent電解水制氫模型介紹二、基于PEM電解水制氫幾何模型準(zhǔn)備介紹三、基于PEM電解水制氫網(wǎng)格劃分技術(shù)介紹四、基于PEM電解水制氫Fluent模型設(shè)置詳細(xì)介紹五、基于

實(shí)際天然氣制氫裝置單耗=0.473NCMH天然氣/NCMH氫氣 設(shè)計(jì)天然氣制氫裝置熱效率=76.36%（產(chǎn)品熱值/原料熱值） 計(jì)算中氫氣產(chǎn)品熱值3.545kw/NCMH，天然氣熱值11.257kw/NCMH，蒸汽熱值0.77403kw/kg） 天然氣重整制氫工廠工藝特點(diǎn) 1、當(dāng)前價(jià)格經(jīng)濟(jì)最好的工藝 2、行業(yè)配范圍非常廣，生產(chǎn)規(guī)模從小到大全部適用：從各種規(guī)模的設(shè)備都非常成熟

基于可逆電化學(xué)反應(yīng)的電解技術(shù)提供了一種“波動(dòng)電-燃料”的新路徑，這一路徑可以電解H2O產(chǎn)出H2等符合新型能源結(jié)構(gòu)的綠色燃料，通過(guò)與可逆固體氧化物電池技術(shù)的結(jié)合，電網(wǎng)的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)與電解的制氫產(chǎn)業(yè)極有可能互助互利，即采用可再生能源波動(dòng)性電能進(jìn)行電解水，使得儲(chǔ)能成本能夠進(jìn)一步降低，同時(shí)也將間接性問(wèn)題產(chǎn)生的大量棄電轉(zhuǎn)化為氫能，實(shí)現(xiàn)高效的可再生能源消納。

在面對(duì)能源供應(yīng)和低碳排放目標(biāo)的雙重壓力下，氫能作為綠色新能源產(chǎn)業(yè)愈發(fā)受到重視，采用可再生能源電解水制氫并作為燃料供給燃料電池，成為氫能綠色應(yīng)用的典型方式。

3、天然氣水蒸汽重整制氫需解決的關(guān)鍵問(wèn)題　　天然氣水蒸汽重整制氫需吸收大量的熱，制氫過(guò)程能耗高，燃料成本占生產(chǎn)成本的50-70%。遼河油田在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量有成效的研究工作，在油氣集輸企業(yè)建有大批工業(yè)生產(chǎn)裝置，考慮到氫在煉廠和未來(lái)能源領(lǐng)域的應(yīng)用，天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)不能滿(mǎn)足未能滿(mǎn)足大規(guī)模制氫的要求。

關(guān)鍵詞：Chemkin；甲烷；水蒸氣重整；敏感性分析;催化反應(yīng)氫能是一種清潔的二次能源,具有綠色環(huán)保、零污染、零碳排放等優(yōu)點(diǎn)。氫氣作為一種清潔、高效的能源載體，在燃料電池汽車(chē)、煉油、化工、冶金等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的制氫方法如水電解制氫，雖然技術(shù)相對(duì)成熟，但能耗較高，成本也較高，且依賴(lài)于電力供應(yīng)。相比之下，甲烷重整制氫（SRM）在成本和制氫規(guī)模上具有一定的優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)的核能制氫項(xiàng)目起步于“十一五”，研究了當(dāng)初的主流工藝熱化學(xué)循環(huán)和高溫蒸汽電解制氫，并進(jìn)行了初步運(yùn)行試驗(yàn)。在“十二五”期間，設(shè)立了國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“先進(jìn)壓水堆與高溫氣冷堆核電站”，目的是掌握碘硫循環(huán)和高溫蒸汽電解的工藝關(guān)鍵技術(shù)。

以水原料時(shí)，整個(gè)制氫工藝過(guò)程都不產(chǎn)生CO?，基本可以消除溫室氣體排放；以其他原料制氫時(shí)只能減少碳排放。另外，利用核電電解水只是核能發(fā)電與傳統(tǒng)電解的簡(jiǎn)單聯(lián)合，仍屬于核能發(fā)電領(lǐng)域，一般不視為真正意義上的核能制氫技術(shù)。因此，以水為原料、全部或部分利用核熱的熱化學(xué)循環(huán)和高溫蒸汽電解被認(rèn)為是代表未來(lái)發(fā)展方向的核能制氫技術(shù)。

4、水電解制氫水電解制氫系統(tǒng)的工作原理是由浸沒(méi)在電解液中的一對(duì)電極中間隔以防止氣體滲透的隔膜而構(gòu)成的水電解池，當(dāng)通以一定的直流電時(shí)，水就發(fā)生分解，在陰極析出氫氣， 陽(yáng)極析出氧氣。然后再通過(guò)氣液分離器、冷卻洗滌器、脫氧系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、壓縮儲(chǔ)存后得到高純度氫氣。

發(fā)展氫能的第一步就是形成完善的制備產(chǎn)業(yè)從大自然中提取出足量的氫以供使用氫能按照制取方式可以分為灰氫（普通化石燃料制氫）藍(lán)氫（普通化石燃料制氫與碳捕捉、封存技術(shù)結(jié)合的制氫方案）和綠氫（可再生能源電解水制氫）普通化石燃料制氫工藝流程圖可再生能源及核能制取綠氫路徑圖 “雙碳”目標(biāo)下各企業(yè)發(fā)揮各自產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)

01 引言 氫能的來(lái)源具有多樣性，其中可再生能源電解水制氫被認(rèn)為是較為理想的制氫方式，從長(zhǎng)期來(lái)看其將是氫能的主要來(lái)源。

然而，在制氫過(guò)程中確保安全性和效率是至關(guān)重要的。本文將探討熱導(dǎo)式氫氣傳感器在氧中氫分析儀（Hydrogen-in-Oxygen Analyzer）中的應(yīng)用，特別是在電解水制氫過(guò)程中的關(guān)鍵作用。制氫技術(shù)概述目前，制氫方法主要包括化石燃料重整、甲醇裂解以及水電解等。雖然使用煤或天然氣制氫具有成本優(yōu)勢(shì)，但這些方法面臨不可持續(xù)性及環(huán)境污染問(wèn)題。

以目前主流的堿性電解水制氫為例測(cè)算其經(jīng)濟(jì)性，制氫效率約 5KWh/Nm3 ，電費(fèi)成本約占 72-85%，固定成本占 7.8%，設(shè)備維護(hù)成本占 4.1%，水費(fèi)占 2.8%，其經(jīng)濟(jì)性受電價(jià)的影響最大，按照平均工業(yè)電價(jià) 0.6 元/KWh 計(jì)算，成本約 40-50 元/kg，電解水制氫成本遠(yuǎn)高于其他工藝，短期應(yīng)用受限。三、氫氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存是突破氫氣大規(guī)模應(yīng)用瓶頸的關(guān)鍵。