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电解水制氢的“灵魂三问”之第一问

 发布时间:2022-09-14    点击量:89
       喝多了茶水,睡不着,奈何?那就安安静静思考一下唐老板提出的关于电解水制氢的“灵魂三问"吧,仅是个人的一点点粗浅认知,如有偏颇,尽情指点!


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     电解水制氢作为氢能产业链上最重要的一环,发展到目前这个阶段,各种技术路径各有千秋该如何选择,氢气消纳环节迷雾重重又该如何突破。我想这样的“灵魂三问"也是所有关心这个行业的人的疑问或困惑,在此本人也借机提出自己的一些看法和思考!

第一问:ALK是否还有巨大的技术进步空间?


      碱性水制氢技术真正实物呈现是始于1900年,距今已经是122年的历史,回顾其过往实物实现的演变节点,从极板的设计、催化剂的演变、隔膜的迭代、以及结构上零间隙的设计,如果把现阶段的技术状态和当初相比,从材料、结构、工艺上已经有了不少的迭代演变,这也导致整个电解法拉第效率有了较大的提升。但回归到问题本身,我们的碱性制氢技术目前为止已经到天花板了吗?从业者可能会有一些不同的看法,但是尽管大家可以说自己是最好,但也都会说自己还可以更好,这也意味着我们还在鞭策自己不断的去进步,那怕是一点点。至此,我们的问题就会演变到我们该如何再次进步。


1.进一步提升电密。

      目前业内基本现状就是4000A/m2以内的电流密度。多数从业者也认为或者在计划进一步提升产品的电密,当然也有些企业已经提高到8000A/m2(额定工作状态,且需要兼顾寿命),甚至更高。当然对于碱性电密的天花板到底在哪里?实际上大家可以大胆的想象一下,10000A/m2?13000A/m2?还是可以更高?(当然AEM本质上也是一种碱性原理,只是氢氧根交换传输的机理不一样而已)        提升电密带来的好处不仅可以节约占地面积,还可以降低一些材料成本,也可以让更大的单体实现户外撬装安装。顺便提一嘴,如果基于3000A/m2电密去应对科技部3000Nm3/h单体的重大专项,我想做出来的肯定也是个中看不中用的“巨无霸"!


2.降低电耗。


      就像有些企业认为的一样,提高电密不算太难,但是如何在提高电密的同时还能做到较低的电耗或者较高的电解效率就是个难点了。我想大家都了解,对于同一台电解槽随着电密的增加,电耗一定是上升的趋势,基于此,我们如何想在高电密工况下又能有在原本低电密工作下的电耗,那我们就要想办法降低内阻了。


     内阻不是一个学术语言,仅供非专业人士简单理解。如何降低内阻,这又涉及到电解槽本身的材料、结构、工艺了。可喜的是我们国内外的一些企业已经做到了不错的数据。


3.高动态响应和宽负载能力(也是能和绿电离网耦合的能力)。

      慢慢的听到了一些声音,很多从业者已经不大认为碱性技术没有办法和再生能源离网耦合是一个短板或者不可弥补的缺陷了,尽管大家在解决或处理该“短板"的方式上略有争议,比如有的用群组的方式、有用微储能的方式、有用大拖小的方式、或者从槽体本身入手等方式去改善其以上能力。无论如何实现总归需要大家去探索和实践。当然其中一些方式也逐渐被证明是行之有效。


4.电解小室模组化或者一定功率的模块化。

     这当然不一定是趋势,但该方式在维护或者快速替换维修方面的确有其存在的必要性,尤其在规模化应用装机场景下!

......

     等等,在碱性技术的探索上我们还是有很多事情可以去做,尽管ALK理论上的确没有PEM的天花板高,但是已经有一些实实在在的例证证明我们现状的技术参数离碱性的天花板还是有些距离的(顺便提一下在90年代已经有高电密的产品出现了)。


      所以,可以坚定地告诉大家,ALK还有巨大的技术进步空间。再重复之前的话“可以认为自己最好,但也要相信和企图自己更好"!



好吧,茶水药效已过,之后抽时间再讨论剩下的“灵魂两问"!


文章来源:氢眼所见   作者:马震

注:本文已经获得转载权,未经原作者允许请勿转载。

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