低成本水分解制氢系统研发成功,产氢速率将是原来的近10倍

2020-03-13

据外媒报道,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)和华盛顿州立大学(Washington State University)的科学家们组成了一个合作研究团队,研发了一种采用更便宜、储量更丰富材料的水分解系统。该研究小组通过在碱性条件下或在利用阴离子交换膜电解槽的基本条件下分解水,以解决该问题,此种电解槽无需贵金属催化剂。事实上,华盛顿州立大学机械和材料工程系教授Yuehe Lin领导的一个小组打造了一种基于镍和铁的催化剂,这两种元素更便宜,而且储量更丰富。




Lin的团队与洛斯阿拉莫斯国家实验室的Kim共享了研发成果,使Kim的团队研发出了一种可与该催化剂一起使用的电极粘合剂。该电极粘合剂是一种氢氧化物导电聚合物,能够与催化剂结合,为快速电化学反应提供高pH值的环境。将洛斯阿拉莫斯国家实验室研发的电极粘合剂与华盛顿州立大学研发的催化剂结合,能够将制氢速率提高到原来阴离子电解槽制氢速率的近10倍,因而可与更昂贵的质子膜电解槽的性能相媲美。


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目前工业化制氢技术主要有化石燃料制氢、工业副产物制氢及电解水制氢。化石燃料制氢的技术如煤制氢、天然气制氢等是较为普遍的制氢方法,技术已经成熟,但需要面临碳排放问题。其中天然气重整是使用最广泛的制氢方法。工业副产氢技术主要是使用焦炉煤气制氢,其主要特点是不会额外产生碳排放。电解水制氢可以利用各种可再生能源以及先进核能提供的热能和电能, 在高温下将水蒸气高效电解为氢气和氧气,是一种高效、清洁的制备方法。




电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成H2O2,没有其他副产品,实现真正的零排放。




电解水制氢技术具有工艺简单、无污染和产品纯度高(一般可以达到99-99.99%的水平,且杂质主要是水和氧气)的优势,但受限于目前耗电量大、成本高的原因,暂时不具备大规模推广应用的可能。目前按照5kWh/Nm3H2能耗测算,取基准电价上浮10%的平均电价0.44/kWh,制氢规模为1000Nm3时设备投资额约1400万元,电解水制氢的成本达到了28476/t,其中原料成本(即电价成本)占比超过85%




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低成本水分解制氢系统研发成功,产氢速率将是原来的近10倍
2020-03-13

据外媒报道,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)和华盛顿州立大学(Washington State University)的科学家们组成了一个合作研究团队,研发了一种采用更便宜、储量更丰富材料的水分解系统。该研究小组通过在碱性条件下或在利用阴离子交换膜电解槽的基本条件下分解水,以解决该问题,此种电解槽无需贵金属催化剂。事实上,华盛顿州立大学机械和材料工程系教授Yuehe Lin领导的一个小组打造了一种基于镍和铁的催化剂,这两种元素更便宜,而且储量更丰富。




Lin的团队与洛斯阿拉莫斯国家实验室的Kim共享了研发成果,使Kim的团队研发出了一种可与该催化剂一起使用的电极粘合剂。该电极粘合剂是一种氢氧化物导电聚合物,能够与催化剂结合,为快速电化学反应提供高pH值的环境。将洛斯阿拉莫斯国家实验室研发的电极粘合剂与华盛顿州立大学研发的催化剂结合,能够将制氢速率提高到原来阴离子电解槽制氢速率的近10倍,因而可与更昂贵的质子膜电解槽的性能相媲美。


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目前工业化制氢技术主要有化石燃料制氢、工业副产物制氢及电解水制氢。化石燃料制氢的技术如煤制氢、天然气制氢等是较为普遍的制氢方法,技术已经成熟,但需要面临碳排放问题。其中天然气重整是使用最广泛的制氢方法。工业副产氢技术主要是使用焦炉煤气制氢,其主要特点是不会额外产生碳排放。电解水制氢可以利用各种可再生能源以及先进核能提供的热能和电能, 在高温下将水蒸气高效电解为氢气和氧气,是一种高效、清洁的制备方法。




电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成H2O2,没有其他副产品,实现真正的零排放。




电解水制氢技术具有工艺简单、无污染和产品纯度高(一般可以达到99-99.99%的水平,且杂质主要是水和氧气)的优势,但受限于目前耗电量大、成本高的原因,暂时不具备大规模推广应用的可能。目前按照5kWh/Nm3H2能耗测算,取基准电价上浮10%的平均电价0.44/kWh,制氢规模为1000Nm3时设备投资额约1400万元,电解水制氢的成本达到了28476/t,其中原料成本(即电价成本)占比超过85%




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