碱性电解槽电流密度的“天花板”在哪?


在“碳达峰、碳中和”3060双碳目标的背景下,氢能产业作为减碳的一大利器,得到快速发展,而绿氢更是被看作未来氢能产业的”中流砥柱“,在能源转型中发挥的作用备受关注。这就导致了电解水制氢的市场规模需要不断扩大。碱性电解水技术作为工业化应用场景主流的电解制氢技术,为了适应日益增长的规模化的需求,技术水平需要不断提升。


目前市面上成熟电解槽单机产氢量最大为1000Nm³/h,而市场规划的项目需求均在万吨/年以上,需要配置几十套或者上百套1000Nm³/h的电解水制氢设备,对设备投资和场地要求都非常高。因此,需要不断地提高单机产氢量,才能满足日益增长的市场需求。

碱性电解槽电流密度的“天花板”在哪?
▲考克利尔竞立具备0.3~1300Nm³/h碱性电解槽的成熟生产线

国内外主流厂家和科研院校均将提高电流密度作为优选项。通过提高电流密度可以缩小体积产能比。PEM电解槽目前的电流密度在10000 A/m²-20000 A/m²。那么,你知道碱性电解槽的电流密度的天花板在哪里吗?

电流密度是什么?

What is the currendensity?


一般来说,电流密度是描述电路中某点电流强弱和流动方向的物理量,是指单位面积上的电流强度。用电流强度除以电极面积,就可以得到电流密度的情况。通常电流密度单位用A/m² 或mA/c㎡或来表示。
 

目前电流密度大小是多少?

What is the maximum current density?


目前市场应用的碱性电解槽的电流密度已经可以达到3000A/㎡-4000 A/㎡。而2021年11月,考克利尔竞立和华能共同研发下线的1300 Nm³/h的电解槽,是国际上首台套实现6000A/㎡高电流密度的商业化碱性水电解槽。另外,根据最新实验数据表明,碱性电解槽的电流密度能够达到8000A/㎡。相信未来,随着技术的发展,碱性水电解槽的电流密度将进一步提高。

如何提高电流密度?

How to improve the current density?


根据相关计算方式,如果将一台碱性水电解槽的电流密度从传统的2000A/㎡提高到最新的4000A/㎡,那么这台电解槽的产氢量将能增大一倍。但如果不采用其他手段而单纯的提高电流密度,小室电压会上升,从而带来单耗的提高,增大了设备的运行成本。

2020年,中国科协发布的重大科学问题和工程技术难题中着重提到:如何在可再生能源规模化电解水制氢生产中时实现“大规模”“低能耗”“高稳定性”三者的统一?为了平衡投资成本和运行成本,国内外产学研均在提电密、提能效方面取得了重大突破。考克利尔竞立采用自主研发的零接触电阻电极结构,在提升工作电流密度的同时维持了能耗,为客户节省了投资成本。

碱性电解槽电流密度的“天花板”在哪?

作为全球领先的绿氢制造业企业,考克利尔竞立将紧跟氢能政策,以技术驱动产品进步,提升产品解决方案能力,助推绿氢产业迈向新篇章!


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碱性电解槽电流密度的“天花板”在哪?

原文始发于微信公众号(考克利尔竞立):碱性电解槽电流密度的“天花板”在哪?

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作者 ab, ab