水电解制氢

摘要： 随着整个氢能产业链的逐步完善和整个路线的渐渐明朗清晰,越来越多的企业、从业者,甚至普通大众都在关注氢气的发展和未来。氢气直接燃烧或通过燃料电池发电的产物为水,能够实现真正的零碳排放,对环境不造成任何污染,故而也被誉为终极能源,而从全球的视角来看,氢能作为终极清洁能源的属性,导致各国均对此技术路径十分重视,积极布局氢能产业发展。主要对氢气的来源和绿氢的本质进行了宏观梳理,并对氢能的未来做出了展望。

摘要： 质子交换膜(PEM)作为电解槽膜电极的核心部件,性能的好坏直接决定电解槽的性能和使用寿命,是电解槽研究的重点方向。电化学催化剂的开发和利用对电解槽性能的提升也至关重要。着重介绍了PEM水电解制氢的原理,详细地阐述了PEM电解槽的发展方向。

摘要： 针对水电解制氢装置温度控制技术水平较低的现状,开展了基于PLC的水电解制氢装置温度控制研究工作,指出了水电解制氢工艺及其对温度的要求,给出了电解槽温度控制方案及原理,完成了方案硬件选型和PLC配置等工作。结果表明,PLC温控系统运行稳定可靠,将电解槽温度控制的精度由原来的±5°C提高到了±1°C,取得了很好的应用效果。

摘要： 近年来,我国致力于构建清洁低碳高效的能源体系。在"碳达峰"和"碳中和"的战略目标下,氢能成为一笔不可忽视的能源财富,从源头做到可持续是实现氢能产业高质量可持续发展的核心准则。将可再生能源与水电解制氢结合起来,打造从生产到消费全过程的氢能装备产业链。本文介绍了水电解制氢这三种技术路线的优缺点,并对氢能未来的发展做出了展望。

摘要： 在全球碳中和大背景下,国际社会认为氢能是最具发展力的清洁能源,其中利用可再生能源制取绿氢是未来发展方向。绿氢要在我国双碳目标中充分发挥作用,必须要实现经济地大规模应用,而大规模水电解制氢技术是绿氢获得高效利用的关键。本文针对大型水电解制氢技术和设备,进行了系统地梳理、研究和详细分析,大型水电解制氢设备是限制氢能大规模产业化发展的瓶颈,也成为目前氢能产业化发展的重点和痛点,在此基础上,本文为大型水电解制氢技术和设备的发展与提升提出了针对性的解决方向。

摘要： 石化企业不断开展大规模绿氢项目建设,电源是制氢系统的重要设备。大规模制氢电源整流器会产生谐波,谐波的处理方式决定了制氢电源的构成,进而影响电源设备选型。文中推导了三相桥式整流器谐波与基波幅值关系,分析了交流电抗对谐波含量的影响以及12,18,24脉波整流电源谐波消去原理,移相变压器构成方式和高次谐波残流原因。多脉波整流器增加了移相变压器和整流桥,可降低谐波含量,变压器绕制精度会影响谐波处理效果。对某在建项目选型方案进行了仿真计算,与6脉波整流器的电流谐波畸变率相比,12脉波整流器降低了约55%,24脉波整流器降低了约80%。综合考虑,12脉波整流器电源方案的谐波含量低,整流变压器产品成熟,最终采纳该方案。

摘要： 水电解制氢技术用到的电极催化剂种类繁多。其中,合金催化剂中不同金属之间存在协同效应和电子诱导作用,析氢、析氧活性位点更加丰富,成本较低,催化性能更加优异。归纳常见的合金种类及其催化性能,并总结不同合金催化剂的制备和优化方法,希望能为今后合金催化剂的制备研究提供方向和参考。

摘要： 随着日益增长的低碳减排需求,氢能受到广泛重视,利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放较低的工艺。电解水技术主要由阴极氢析出反应(HER)和阳极氧析出反应(OER)组成。海水占地球水资源总量的96.5%,电解海水制取氢气将会大大降低传统电解水的成本。但是,电解海水的主要瓶颈在于海水中丰富的氯离子会沉积在阴极表面,抑制氢气的产生。

摘要： 聚苯硫醚(PPS)是一种高性能纤维材料,不仅具有良好的热稳定性、化学稳定性、阻燃性以及电绝缘性而且孔隙率高、比表面积大、功能化改性容易、结构可控性好,是水电解制氢槽用隔膜的替代原料之一。通过工艺参数设计,制备出PPS短纤和长丝隔膜基布,再进行热轧和磺化亲水改性处理,然后在碱性电解槽中进行运行测试。结果表明:PPS长丝隔膜的总体性能优于短纤隔膜,具有更好的研究和发展前景。

摘要： 从氢气的制备技术出发,分析甲醇制氢、煤制氢、天然气制氢、水电解制氢等氢气制备技术的优缺点及多晶硅生产工艺中的氢气消耗工序,并根据某多晶硅工厂实际生产数据,分析多晶硅生产过程中的氢气产出和消耗情况,最后针对氢化系统停车泄压、还原系统启停炉、公用辅助系统泄露等氢气消耗较大的环节提出优化建议,从而有效降低多晶硅生产成本.

摘要： 通过对QDQ2-1型水电解制氢系统的安全使用，总结了在日常的生产工作和平常对系统的维护与维修中的经验与体会。

摘要： 水电解制氢作为一种传统的制氢方式，具有氢气纯度高、原料广泛、过程清洁等众多优点。然而在氢气制取领域，目前仅有不到5％的氢气是通过水电解技术获得，在经济和规模方面均无法与利用化石燃料制氢相比，根本的原因在于水电解过程能耗大，制氢成本高，从而限制了水电解制氢技术的广泛应用。本文在超重力条件下进行了水电解制氢的研究，恒电流电解时，超重力条件下水电解制氢的槽电压明显地域常规重力条件下的槽电压，并且随着重力系数增大，槽电压逐渐减小，槽电压与重力系数的对数呈线性关系；另外，电流密度越大，线性曲线的斜率越大，说明槽电压减小的程度也越大。实验结果表明重力加大的强化了水电解制氢反应。

摘要： 本文主要阐述了水电解制氢设备主要生产国家、技术指标、工艺流程、使用设备、控制电源、方式以及发展趋势.

摘要： 本文介绍压力型水电解制氢装置的优化设计.笔者于去年提出了二项国家专利,其基本思路是,①改进压滤式电解槽的结构和装配工艺,将开车槽温引起的尺寸变化在电解槽内部,通过均匀和减小垫片的受力,提高电解槽使用寿命.②使电解槽与制氢框架合并,提高设备集成度.③将碱液循环泵、碱液过滤器等设备和相关的仪器仪表移到辅助间,取消部分设备、仪表的防爆要求.④延长分离器碱液回流管道,利用与环境的温度差达到碱液的自然冷却,减少乃至取消冷却水系统.⑤分离器的液位控制与气体的压力控制分开,提高装置操作安全性。

摘要： 氢是宇宙中分布最广的一种元素之一，它在地球上主要以化合状态存在于化合物中。在大气层中的含量却很低，仅有约1ppm(体积比)。氢是最轻的气体。它的粘度最小，导热系数最高，化学活性、渗透性和扩散性强(扩散系数为0.63cm2/s，约为甲烷的三倍)，它是一种强的还原剂，可同许多物质进行不同程度的化学反应，生成各种类型的氢化物。随着国内经济的迅速发展，氢气也越来越多的发挥其本身重要的作用，水电解法制氢在制氢方面由于其具有工艺成熟、原料简单、安全可靠、自动化程度高、操作和管理直观方便等优势，近年得到了很大的发展和提高。但从目前的情况看，水电解制氢行业还存在着材料腐蚀、仪表选用、项目的输入的科学性，需要我们注意。本文对上述几方面进行了研究。

摘要： 水电解制氢从第一台制氢设备问世以来，至今已有二百多年历史。由于该法通过水的电解容易获得而又基本不消耗其他原料；设备简单、运行稳定可靠、操作管理方便；生产无污染；制得的氢气又是诸多制氢方法中公认的纯度高、杂质含量少、适用于各种用氢场所，具有高适应性的气体；故一直被广泛采用。缺点是电耗大。针对降低电耗，进一步提高制氢系统的稳定可靠运行性和高度自动化无人值守的操作使用性，国内外从事水电解制氢研究与生产的科技人员，不断展开改进研制、试验和生产实践，水电解制氢技术不断地取得进展。本文阐述水电解制氢设备主要生产国家、技术指标、工艺流程、设备、控制电源、方式和发展趋势。

摘要： 固体聚合物电解质(SPE)水电解技术由于具有环境友好、纯度高、效率高等优点。发展潜力巨大，近年来受到各国的普遍重视。水电解的能耗主要来自于阳极的极化。因此阳极催化剂的制备就显得十分重要。目前催化剂的制备方法主要有溶胶-凝胶法、Adams法以及TiN浸渍-热分解法。有文献报道。催化剂的表面必须具有质子、电子和气体三相通道，才能实现有效催化。本文选用Adams法制备了IrO2催化剂并研究了不同比例的Nafion与PTFE对催化剂催化性能的影响。

摘要： 氢气的析出反应（HER）是水电解制氢和氯碱电解的主反应，在原子能工业中也是电解水分离同位素的关键。然而，析氢过程中高的反应过电位的存在，导致电解槽电压远高于理论值，使得电解水制氢能耗较大。从目前的研究进展看，相比于晶体材料，研究者已普遍认为非晶态合金表现出更为优异的析氢反应活性。在众多二元非晶态合金中，Ni-M (M=W, Mo)非晶态合金被认为是最有希望实现工业化应用的析氢电极。然而，这类电极在析氢活性、稳定性等方面仍需要进一步改善，才能满足工业化应用。超重力技术具有增强传质和促进微观混合的特性，将其应用到金属的电沉积过程中将有可能改变沉积产物的结构形态。基于此，本文利用超重力电沉积技术实现了Ni-W薄膜的结构调控，并对其析氢性能进行了测试。

摘要： 介绍水电解制氢纯化设备氢气纯化干燥过程中实现再生氢气零排放的工艺方法和工艺过程，并对其再生工艺过程和方法进行分析和研究。一般氢气纯化干燥再生工艺中，干燥器再生时加热吹除和冷却吹除过程要排放含有水汽的氢气。其排放量为整个生产产品氢气量的10％-15％，这就造成了能源的浪费增加了生产成本。因水电解制氢生产的能耗主要是电能，生产一立方米氢气要消耗5-6kw的电能。实现再生氢气的零排放的经济效益是非常可观的。介绍三干燥塔干燥氢气纯化工艺，其再生过程氢气零排放工艺利用电解氢生产本身具有的动力进行再生循环，加入冷冻水降低再生出口氢气的冷却温度排除大量的水分，使氢气干燥再生过程氢气零排放工艺得以实现。在保证产品氢气的质量指标的基础上实现了节能降耗。

摘要： 氢能源以清洁、高效和来源丰富日益引起人们的关注。第一台固体聚合物薄膜电解池是由通用电气公司在1966年研制出来，随后日本开展了WE-NET工程，进行了大量的研究。采用计算机模拟的方式能更好地了解电解过程中的化学组分的传输过程，优化电极结构与水热管理，选择流场与操作条件，缩短电解池的设计周期，节约研究成果经费支出。Badwal等公布了按需产出氢气的PEM电解池的运行结果。Pyoungho Choi等提出了电解池的输入电压与电流密度的关系式，与实验结果能够较好地吻合。本文基于计算流体力学(CFD)原理，建立起固体聚合物水电解池的数学模型，应用商业软件FLUENT对电解池进行了数值模拟。

摘要： 本发明提供一种碱性水电解制氢设备瞬态过程的优化方法及制氢系统，其中，碱性水电解制氢设备瞬态过程的优化方法，包括如下步骤：将制氢设备瞬态过程的测试参数输入至目标数字孪生模型，对制氢设备瞬态过程进行优化，得到优化控制参数，所述优化控制参数用于指导制氢过程中的输入参数。通过实施本发明，能够缩短启动过程特别是常温启动过程时间，降低设备能耗，从而提高实际产氢量。

摘要： 本发明公开了一种PEM水电解制氢电解槽、水电解制氢的方法。所述PEM水电解制氢电解槽，包括电解池单体以及用于将多片电解池单体以并联方式集成安装的槽体。本发明PEM水电解制氢电解槽通过将电解池单体以并联方式集成安装在槽体中，连接各个电解池单体的电路、水路和气路均为并联方式，各电解池单体之间互不干涉，其中一个电解池单体出现故障需要维修或更换，都不会影响整体的运行。并且，槽体采用模块化的组装结构，电解池单体安装到槽体很方便，集成度高、体积小，可应用场景广；产氢规格可通过电解池单体的叠加或缩减进行调控，以适应不同场景的制氢需求；电解池单体易拆卸和组装，比常规的电解槽维护更加方便。

摘要： 本发明涉及水电解制氢技术领域，具体为一种水电解制氢设备及制氢工艺，包括电解槽，电解槽的两侧分别设置有氢侧分离器和氧侧分离器，氢侧分离器的一端连通有氢侧洗涤器，氢侧洗涤器的一端连通有氢侧压力调节器，氢侧压力调节器的一端连通有平衡箱，平衡箱的一端连接有冷却器，冷却器的一端连接有储氢罐；氧侧分离器的一端连通有氧侧洗涤器，氧侧洗涤器的一端连通有氧侧压力调节器，氧侧压力调节器的一端连通有氧侧水封槽；电解槽的一端还连通有碱液过滤器，碱液过滤器的一端连通有碱液箱。本发明中，氢气会经过滤装置进行过滤，从而将大气泡打散，增大气体与纯水的接触面积，使氢气中的电解液溶在氢侧洗涤器中，从而提高氢气的纯度。

摘要： 本发明提供一种碱性水电解制氢设备瞬态过程的优化方法及制氢系统，其中，碱性水电解制氢设备瞬态过程的优化方法，包括如下步骤：将制氢设备瞬态过程的测试参数输入至目标数字孪生模型，对制氢设备瞬态过程进行优化，得到优化控制参数，所述优化控制参数用于指导制氢过程中的输入参数。通过实施本发明，能够缩短启动过程特别是常温启动过程时间，降低设备能耗，从而提高实际产氢量。

摘要： 本公开涉及一种水电解制氢电极和水电解制氢电解槽，水电解制氢电极包括位于外围的极框、以及设置在极框内圈中的极板，极板的两侧分别依次平铺堆叠有支撑体和极网，且在其中一侧，极网的外侧还平铺设置有隔膜，其中，支撑体内设置有多个用于连接极网和极板的碰焊点。在本公开提供的水电解制氢电极中，通过在支撑体内设置一定数量的碰焊点，增大极网和极板的接触面积，从而增加导电面积，减小接触电阻，解决支撑体和极板之间的直流电耗过大的问题。

摘要： 本实用新型提出一种制氢槽组和水电解制氢槽。本实用新型的水电解制氢槽，包括：阳极端板和阴极端板；和制氢槽组，所述阳极端板和所述阴极端板在第一方向上位于所述制氢槽组的两侧，所述制氢槽组包括阳极导流板，所述阳极导流板的阴极侧具有阴极流场；阴极导流板，所述阴极导流板的阳极侧具有阳极流场；和质子交换膜，所述阳极导流板、所述质子交换膜和所述阴极导流板沿所述第一方向依次设置，其中所述制氢槽组具有进水通孔、出水通孔和氢气通孔，所述阴极流场与所述氢气通孔连通，所述阳极流场与所述进水通孔和所述出水通孔连通。因此，根据本实用新型的水电解制氢槽具有装配简单和不易失效的优点。

摘要： 本实用新型涉及水电解制氢领域，尤其涉及一种水电解制氢储氢装置。包括储氢罐，储氢罐一侧底部连接有进出管，还包括：同极磁块，同极磁块固定于一工字密封件外表面；同极磁圈，同极磁圈限位滑动于进出管外侧表面；本实用新型在氢气罐进出管的阀门结构增设了同极磁块和同极磁圈，采用同极磁圈与同极磁块之间同极相斥的原理，操控进出管中部工字密封件的移动，从而操控氢气的输送，相较于原有的密封阀，本结构采用磁性推动阀体的开关，使得阀体之间不具有缝隙，氢气在输送的过程中不会向外侧流放出，进而增强了氢气在输送过程中的安全性。

摘要： 本实用新型公开了一种纯水电解制氢及储氢装置，涉及制氢储氢装置技术领域，包括制氢储氢装置主体，制氢储氢装置主体的底部内部设置有减震装置，制氢储氢装置的底部与底座的顶部固定连接，底座的右侧上表面与手推杆的底部固定连接，底座的右侧底部与车轮的顶部固定连接，底座的内部转动连接有一号连杆，一号连杆的右侧固定连接有二号齿轮，二号齿轮的右侧与一号齿轮条啮合。通过一号齿轮条与支撑座配合，使在制氢储氢装置主体在使用时得到很好的固定作及良好的稳定性，底座设置的车轮使制氢储氢装置主体便于移动，减少了人为对制氢储氢装置主体的搬运，省时省力，提高了制氢储氢装置主体的工作效率。

摘要： 本实用新型属于电解制氢、氧技术领域。本实用新型解决的技术问题是：现有氢、氧分离器内的液位差不能精确控制，容易导致氢气和氧气混合在一起，给生产带来安全隐患。本实用新型的技术方案为：水电解制氢的氢、氧分离器保护装置，氢气出口管道与氢气分离器的上部相连，氢气分离器的一侧分别安装有氢气磁性液位计、第一磁力传感器以及第一PLC控制系统，氧气出口管道与氧气分离器的上部相连，氧气分离器的一侧分别安装有氧气磁性液位计、第二磁力传感器以及第二PLC控制系统，氢气分离器与氧气分离器形状、大小相同，且二者位于同一水平线上，氢气分离器和氧气分离器的底部通过管道连接。本实用新型的有益效果是，生产安全，制得的氢气和氧气纯度较高。

摘要： 本实用新型涉及一种纯水电解制氢及储氢系统，是由水电解制氢装置，氢气储罐，氢气压缩机和氢气钢瓶依次连通组成。本实用新型的纯水电解制氢及储氢系统，制得的氢气经净化后进入一个氢气储罐，通过氢气压缩机增压后灌装到氢气钢瓶内，进行储存，从而完成从制氢到储氢的过程。具有设备简单，无腐蚀性和危险性，设备占地面积小，操作方便。