可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨万吨级工业示范流程设计

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作者 殷梦凡 王倩 +11 位作者 郑涛 姬奎 王绍贵 郭辉 林志强 张睿 孙晖 刘海燕 刘植昌 徐春明 孟祥海 王月平 《化工学报》 北大核心 2025年第2期825-834,共10页

氢能是目前最具前景的清洁能源之一,通过可再生能源电解水制氢可以实现绿氢生产,但氢气的高效储存和运输难度较大。氨是高效的储氢材料,但合成氨所需高温高压的反应条件致使过程能耗较高,因此发展可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨... 氢能是目前最具前景的清洁能源之一,通过可再生能源电解水制氢可以实现绿氢生产,但氢气的高效储存和运输难度较大。氨是高效的储氢材料,但合成氨所需高温高压的反应条件致使过程能耗较高,因此发展可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺对于能源绿色转型和企业低碳发展具有重要意义。基于Aspen Plus流程模拟软件,设计开发了可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺流程,并结合合成氨工业示范企业的生产条件,合理设计万吨级合成氨示范生产工艺。采用光伏发电联合电网为碱性电解水制氢装置供电,在85℃、1.6 MPa下生产1000 m^(3)/h(标准工况)纯度为99.999%的氢气。为了满足万吨级合成氨需求,进一步结合示范企业现有氮气和氢氮混合气共同进料,在400℃、7 MPa下反应生成氨,经氨冷分离得到纯度为99.9%的液氨产品。此外,对耗能较高的合成氨工艺进行四次换热设计,节省能耗。本研究为可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨的工业示范提供参考。 展开更多

关键词 再生能源 电解水 制氢 合成氨 优化设计

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可再生能源电解水制氢电源并联方案研究 被引量：1

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作者 章小卫 苏星宇 +1 位作者 周京华 孟祥飞 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期353-362,共10页

利用可再生能源发电进行电解水制氢是实现可再生能源的100%消纳和氢气全绿制取的重要途经。作为衔接可再生能源发电母线和质子交换膜电解槽的中间环节,单个制氢电源功率等级低,不能满足大规模可再生能源消纳和大功率制氢,因此需采用制... 利用可再生能源发电进行电解水制氢是实现可再生能源的100%消纳和氢气全绿制取的重要途经。作为衔接可再生能源发电母线和质子交换膜电解槽的中间环节,单个制氢电源功率等级低,不能满足大规模可再生能源消纳和大功率制氢,因此需采用制氢电源的模块化并联方法,但模块化并联时存在模块间不均流问题。针对多个制氢电源并联时的不均流问题,提出基于三相交错并联LLC结构的制氢电源并联方案。首先,推导了多个制氢电源并联等效电路,从阻抗角度入手,得到模块间谐振参数差异是不均流的主要原因。然后,利用虚拟阻抗调整等效阻抗,从而实现模块间均流。最后,搭建仿真模型和一台两个6 kW模块化实验样机,验证了所提并联方案的合理性和可行性。 展开更多

关键词 可再生能源发电 电解水制氢 制氢电源并联方案 谐振参数差异 虚拟阻抗

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可再生能源电制氢合成氨系统的并/离网运行方式与经济性分析 被引量：27

3

作者 林今 余志鹏 +1 位作者 张信真 李佳蓉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期117-126,I0010,共11页

可再生能源电制氢合成氨(renewablepowerto ammonia,Re Pt A)是风力发电、光伏发电等可再生能源的大规模消纳方式之一,也是化工行业实现低碳清洁发展的重要技术路线之一。利用风电光伏电解水制氢合成氨系统模型,分析电网调峰型系统、电... 可再生能源电制氢合成氨(renewablepowerto ammonia,Re Pt A)是风力发电、光伏发电等可再生能源的大规模消纳方式之一,也是化工行业实现低碳清洁发展的重要技术路线之一。利用风电光伏电解水制氢合成氨系统模型,分析电网调峰型系统、电网友好型系统、工艺离网型系统的绿氨成本,并对电化学储能设备规模、储氢设备规模、电解水制氢设备规模、电解水制氢设备效率等影响因素进行敏感性分析。基于3种绿氨系统的设备配置方案和运行方式评估不同类型系统所需的电网调峰电量,提出3种系统所适合的应用场景。研究结论是近期应该发展电网友好型RePtA系统,远期应该发展工艺离网RePtA系统。 展开更多

关键词 可再生能源电解水制氢合成氨 电网调峰型系统 电网友好型系统 工艺离网系统

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大规模可再生能源电解制氢技术现状及发展研究

4

作者 杨晓 姚明宇 +2 位作者 韩伟 冯鹏辉 张可臻 《热力发电》 北大核心 2025年第5期33-43,共11页

利用太阳能、风能等可再生能源制氢已成为新能源消纳及“双碳”目标的重要途径。主要介绍了国内外氢能政策及战略布局,分析了可再生能源电解制氢技术的优点及技术瓶颈,并对大规模可再生能源制氢系统的分类、协调控制优化及能量管理进行... 利用太阳能、风能等可再生能源制氢已成为新能源消纳及“双碳”目标的重要途径。主要介绍了国内外氢能政策及战略布局,分析了可再生能源电解制氢技术的优点及技术瓶颈,并对大规模可再生能源制氢系统的分类、协调控制优化及能量管理进行了梳理。在此基础上,对目前可再生能源电解制氢装机容量及制氢成本进行了简要剖析,可为我国可再生能源制氢体系建设及终端能源的清洁替代提供参考。 展开更多

关键词 氢能 可再生能源 电解水制氢

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可再生能源制氢下调峰电厂掺氢燃烧系统及经济性分析

5

作者 王天天 刘彪 +6 位作者 季凡 袁殿 余杨晚晴 邹刚 胡文宇 杨福源 欧阳明高 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期54-61,共8页

我国可再生能源发电占比逐年增加,由于风电和光伏等可再生能源发电具有波动性、间歇性和随机性的特点,为了提高可再生能源消纳能力,传统火电机组需要在深度调峰的同时具有较强的灵活性。提出了一种基于可再生能源制氢的调峰电厂掺氢燃... 我国可再生能源发电占比逐年增加,由于风电和光伏等可再生能源发电具有波动性、间歇性和随机性的特点,为了提高可再生能源消纳能力,传统火电机组需要在深度调峰的同时具有较强的灵活性。提出了一种基于可再生能源制氢的调峰电厂掺氢燃烧系统构想,并以350 MWe火电机组为例进行系统方案设计,研究了不同掺氢比例和调峰负荷下的技术经济性,分析了煤炭价格、碳税和制氢电价对调峰电厂度电成本的影响,讨论了不同参数影响下该项目的投资回收期。结果表明:以合适比例掺氢辅助燃烧后进一步深调锅炉负荷,具有较好的经济效益。若不计碳税和制氢用电成本,标准煤价以800元/t计算,不掺烧氢气时(方案1)的度电成本为0.347元/kWh,以20%掺氢比例辅助燃烧后进一步深调锅炉负荷至20%THA(方案5)可将度电成本控制在仅增加2.0%。当标准煤价大于1800元/t或碳税大于400元/t时,火电机组掺氢所带来的省煤收益和降碳收益愈加显著,改造方案在度电成本上开始占据优势。但随着制氢电价的提高,掺氢改造方案的度电成本会随之增加。当标准煤价为1000元/t、碳税为100元/t、不计制氢用电成本时,方案5的投资回收期最短,为10.65 a。若未来煤炭价格和碳税价格进一步提高,火电机组掺氢改造的经济效益更加显著。 展开更多

关键词 可再生能源 电解水制氢 调峰电厂 掺氢燃烧 方案设计 经济性分析

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基于非合作博弈的可再生能源制氢合成氨系统多主体运行模式分析 被引量：3

6

作者 周步祥 曾扬俊 +2 位作者 邱一苇 臧天磊 陈刚 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期197-205,共9页

可再生能源制氢合成氨(ReP2A)系统各组成部分或隶属于不同工程投资主体,不同主体结构下系统运行特性差异显著。为明晰上述差异及影响因素,提出模拟可再生能源发电、制氢、合成氨多主体生产运营的均衡分析模型。建立各主体参与电、氢、... 可再生能源制氢合成氨(ReP2A)系统各组成部分或隶属于不同工程投资主体,不同主体结构下系统运行特性差异显著。为明晰上述差异及影响因素,提出模拟可再生能源发电、制氢、合成氨多主体生产运营的均衡分析模型。建立各主体参与电、氢、氨市场生产交易决策的数学规划模型。基于非合作博弈建立不同主体结构下的均衡模型,并通过驻点优化法转化为混合整数线性规划问题进行求解。基于蒙西地区某在建工程构造算例,分析主体结构、市场类型以及储氢、氨罐配置对均衡及系统整体收益的影响。结果表明:化工企业投资氢-氨一体化工程有助于提升其竞争力;建设ReP2A系统内部电力交易平台可促进风、光发电与氢氨侧共同提升收益;若条件允许,则应鼓励风光氢氨一体化建设运行。同时发现,简单地增大储氢、氨罐容量并不一定会提升相应主体的均衡收益,应采取政策措施以保证储氢容量配置,满足运行安全。 展开更多

关键词 可再生能源制氢合成氨 多主体结构 多市场交易 博弈论 均衡

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电解制氢合成氨技术综述与展望 被引量：1

7

作者 王月 张学瑞 +5 位作者 宋玺文 陈渤燕 李庆勋 钟海军 胡孝伟 何帅 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期180-188,共9页

随着可再生能源技术的飞速发展,电解制氢合成氨的工艺路径受到越来越多的关注。自1920年代发展至今,电解制氢合成氨已经有100多年的历史,历经了水力发电合成氨到当前风光发电驱动下的合成氨。本文旨在全面回顾合成氨工业的发展历程,深... 随着可再生能源技术的飞速发展,电解制氢合成氨的工艺路径受到越来越多的关注。自1920年代发展至今,电解制氢合成氨已经有100多年的历史,历经了水力发电合成氨到当前风光发电驱动下的合成氨。本文旨在全面回顾合成氨工业的发展历程,深入剖析化石能源合成氨、风光发电制氢合成氨和网电制氢合成氨的技术发展和特点。在此基础上,细致分析了国内电解制氢合成氨的当前态势,预测了我国未来合成氨的产业规模,预计2030年国内合成氨行业产值达到3173亿元,预计2050年达到7900亿元。针对合成氨行业的发展路径,本文提出了深刻的思考与策略建议,指出两条可行的发展路线:其一,在可再生能源资源丰富且电价相对低廉的地区,氨可作为有效的电力储存与消纳手段,促进能源体系的灵活性与可持续性;其二,对现有合成氨装置实施绿色转型,通过部分采用绿氢替代化石原料,逐步释放并扩大合成氨的产能与环保效益。 展开更多

关键词 电解制氢 可再生能源 合成氨

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新能源制氢系统电解槽阵列的优化轮值策略

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作者 朱一昕 刘宇凡 +2 位作者 王子瑶 吴昊 惠学达 《太阳能学报》 北大核心 2025年第7期530-540,共11页

为延长电解槽运行寿命,该文对新能源制氢系统中的电解槽阵列开展控制策略研究。首先,对制氢电解槽进行负荷特性建模,得到电相关特性;其次,对传统阵列轮值策略进行分析,并总结出传统策略的不足,分析改进方法;然后,针对规模化新能源制氢系... 为延长电解槽运行寿命,该文对新能源制氢系统中的电解槽阵列开展控制策略研究。首先,对制氢电解槽进行负荷特性建模,得到电相关特性;其次,对传统阵列轮值策略进行分析,并总结出传统策略的不足,分析改进方法;然后,针对规模化新能源制氢系统,提出一种基于双层控制架构的电解槽阵列优化轮值策略。最后,仿真结果表明所提策略可有效平衡负荷运行状态,以延长电解槽使用寿命。 展开更多

关键词 制氢 电解槽 可再生能源 电解水 优化轮值策略

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我国主流低温电解水制氢技术研究进展

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作者 郭雅婷 刘聪敏 +2 位作者 王雪颖 于天笑 黄腾 《新能源进展》 北大核心 2025年第2期164-173,共10页

分析了我国主流低温电解水制氢技术碱性电解水(AWE)和质子交换膜电解水(PEMWE)研究现状,开展了两种技术关键指标对比分析。AWE制氢成熟度和商业化程度较高,基本不存在技术壁垒,但其对新能源的适应性不及PEMWE制氢,需通过降低能耗、提高... 分析了我国主流低温电解水制氢技术碱性电解水(AWE)和质子交换膜电解水(PEMWE)研究现状,开展了两种技术关键指标对比分析。AWE制氢成熟度和商业化程度较高,基本不存在技术壁垒,但其对新能源的适应性不及PEMWE制氢,需通过降低能耗、提高电解效率和电流密度等不断提升性能以保持市场竞争力;PEMWE制氢处于产业化初期,是更为适合的离网制氢技术路线,设备国产化率近80%,提升核心材料性能、国产化率及寿命等是其技术创新并规模化发展之路。此外,行业内针对电解槽及其部件的测试技术与评价标准缺失,亟需同步布局和完善相关技术标准体系。通过关键指标对比发现,AWE制氢成本比PEMWE低,短期内发展空间广阔;PEMWE本身技术先进,电流密度和产氢纯度普遍高于AWE,与可再生能源发电适配性更高。整体上,PEMWE和AWE制氢均有望成为消纳可再生能源制取绿氢的重要方式。 展开更多

关键词 制氢 电解水 可再生能源 指标

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光伏驱动电解水制氢技术的研究进展与挑战 被引量：1

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作者 陈新 任李萍 +5 位作者 陈春迎 王奇 刘柯延 范金鹏 魏进家 陈杰 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期38-55,共18页

光伏驱动电解水制氢技术是一种十分有前景的绿色氢能生产技术,利用光伏将太阳能转化为电能,进而驱动电解水制绿氢。这一技术相较于其他类型的制氢技术,不仅具有能耗低、无污染、结构简单等显著优势,而且能够将不稳定的太阳能转化为稳定... 光伏驱动电解水制氢技术是一种十分有前景的绿色氢能生产技术,利用光伏将太阳能转化为电能,进而驱动电解水制绿氢。这一技术相较于其他类型的制氢技术,不仅具有能耗低、无污染、结构简单等显著优势,而且能够将不稳定的太阳能转化为稳定的氢能,为电力系统提供可靠的储能和调峰手段,对于构建可持续能源体系具有重要意义。概述了光伏驱动电解水制氢技术的研究进展,分析了不同电解槽的选型准则,总结了提高电解水催化剂性能的方法,并探讨光伏电解系统集成放大的优化策略。首先,基于能源危机的背景,指出光伏驱动电解水制氢对于构建可持续能源体系的重要性。接着,介绍了光伏电解水的基本概念,分析了不同电解水技术的原理及优缺点,指出提升电解效率的关键因素。随后,探讨了电解水催化剂的设计与优化方法,特别是在电子结构调控、界面工程和表面工程等方面的创新方法,总结了提高电解水制氢效率的有效策略。进一步,评估了光伏电解系统的耦合构型对效率的影响,讨论了系统集成放大的技术难题。最后,对光伏驱动电解水制氢技术面对的挑战以及未来研究方向进行了展望。对光伏驱动电解制氢技术研究进展进行了详尽的概述,以期为该技术的进一步发展和应用推广提供借鉴。 展开更多

关键词 氢气 可再生能源 电解水制氢 电解槽 光伏

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电解水制氢标准体系研究与需求分析 被引量：5

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作者 杨燕梅 李汶颖 +5 位作者 李航 王睿 高丹慧 李晓霞 杜利锋 赵世伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期3072-3077,I0011,共7页

碳达峰、碳中和目标愿景下,发展氢能产业是能源绿色低碳转型发展的重要途径。电解水制氢是近、中期清洁氢的重要来源,同时,也是解决可再生能源消纳的重要方式。我国电解水制氢产业即将进入快速发展期,为规范产业发展,现阶段亟需建立电... 碳达峰、碳中和目标愿景下,发展氢能产业是能源绿色低碳转型发展的重要途径。电解水制氢是近、中期清洁氢的重要来源,同时,也是解决可再生能源消纳的重要方式。我国电解水制氢产业即将进入快速发展期,为规范产业发展,现阶段亟需建立电解水制氢标准体系。基于我国氢能产业标准体系,结合电解水制氢技术水平和发展趋势,从材料与零部件、设备、系统、综合评价4个方面构建电解水制氢标准体系,标准体系涵盖15个技术领域,39个标准系列以及若干具体标准,详细分析各技术领域标准需求,为开展电解水制氢标准规划和制修订工作提供指导。 展开更多

关键词 电解水制氢 标准体系 可再生能源

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风光互补发电制氢耦合合成氨系统的配置分析 被引量：4

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作者 龚思琦 杨洋 +4 位作者 李初福 白祝洽 孙浩哲 张晓方 许明 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期38-45,共8页

将可再生能源制氢与传统化工过程结合实现电-氢-化耦合,不仅可提高可再生能源的利用消纳,还有利于化工过程的绿色低碳转型。针对电-氢-化耦合系统中存在的可再生能源波动性与化工过程稳定性需求的矛盾,建立了大规模风光互补发电制氢-储... 将可再生能源制氢与传统化工过程结合实现电-氢-化耦合,不仅可提高可再生能源的利用消纳,还有利于化工过程的绿色低碳转型。针对电-氢-化耦合系统中存在的可再生能源波动性与化工过程稳定性需求的矛盾,建立了大规模风光互补发电制氢-储氢-合成氨系统的配置模型,基于西北地区典型风光发电曲线研究风光配比、制氢容量、制氢最小负荷和氢气储罐体积等关键参数对系统运行的影响规律,并分析系统的全年运行特性。计算结果表明:当风光配比为8∶3且制氢容量与风光平均输出功率接近时,可在较小储罐体积工况下降低网电补充。制氢最小负荷降低和储罐体积增加有利于降低网电补充,有望实现系统纯绿电运行。当系统参数配置为风光配比8∶3、制氢容量400 MW、制氢最小负荷20%和氢气储罐体积100000 m^(3)时,全年平均网电补充比例在5%左右。对系统8760 h的模拟结果表明,制氢装置的负荷调节可减缓系统受风光发电波动的影响,通过储氢装置的进一步缓冲,可实现合成氨装置在50%~110%负荷的连续运转。 展开更多

关键词 可再生能源制氢 合成氨 绿氨 系统模拟

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可再生能源制氢系统多目标优化调度 被引量：7

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作者 梁涛 孙博峰 +2 位作者 刘伟 王道嵘 陈丽 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第1期226-235,共10页

随着碳达峰碳中和的推行,氢能在能源去碳化进程中扮演着重要的地位。利用可再生能源制氢可以进一步实现能源低碳化。针对可再生能源系统稳定性较弱的缺点,将系统收益和环境成本这一对相互矛盾的目标进行折中考虑,提出使用多目标金鹰算法... 随着碳达峰碳中和的推行,氢能在能源去碳化进程中扮演着重要的地位。利用可再生能源制氢可以进一步实现能源低碳化。针对可再生能源系统稳定性较弱的缺点,将系统收益和环境成本这一对相互矛盾的目标进行折中考虑,提出使用多目标金鹰算法(multi-objective golden eagle algorithm,MOGEO)对可再生能源制氢系统运行优化求解帕累托最优解集。为验证该方法的可行性,以冬奥场馆所在地的典型日为例,分别与商业求解器CPLEX及传统的多目标粒子群算法(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)进行对比,结果表明所提方法可以取得更好的优化结果。 展开更多

关键词 可再生能源 多目标优化 MOGEO 电解水制氢

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电解水制氢技术研究进展与发展建议 被引量：179

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作者 俞红梅 邵志刚 +3 位作者 侯明 衣宝廉 段方维 杨滢璇 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2021年第2期146-152,共7页

随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到广泛重视,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最低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况,重点分析了电解水制氢技术,涵盖技术... 随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到广泛重视,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最低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况,重点分析了电解水制氢技术,涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜(PEM)电解水制氢。研究认为,提升电催化剂活性、提高膜电极中催化剂的利用率、改善双极板表面处理工艺、优化电解槽结构,有助于提高PEM电解槽的性能并降低设备成本;PEM电解水制氢技术的运行电流密度高、能耗低、产氢压力高,适应可再生能源发电的波动性特征、易于与可再生能源消纳相结合,是电解水制氢的适宜方案。结合氢储运与电解制氢的技术特征研判、我国输氢需求,提出发展建议:利用西北、西南、东北等区域丰富的可再生能源,通过电解水制氢产生高压氢;氢送入天然气管网,然后在用氢端从天然气管道取气、重整制氢,由此构成绿色制氢与长距离输送的系统解决方案。 展开更多

关键词 电解水制氢 可再生能源 质子交换膜电解水制氢 绿氢 长距离输送

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《电解水制氢》专辑序言

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作者 李莉 胡劲松 魏子栋 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1-2,共2页

在全球能源危机、环境危机以及国际形势复杂的大背景下,氢能成为全球能源转型发展的重要载体,氢能产业成为战略性新兴产业,是未来产业不可或缺的重点发展方向。可再生能源驱动的电解水制取绿氢技术则是氢能战略性新兴产业竞争的焦点。... 在全球能源危机、环境危机以及国际形势复杂的大背景下,氢能成为全球能源转型发展的重要载体,氢能产业成为战略性新兴产业,是未来产业不可或缺的重点发展方向。可再生能源驱动的电解水制取绿氢技术则是氢能战略性新兴产业竞争的焦点。在“双碳”背景下,我国急需抓住氢能产业的发展机遇,大力发展电解水制氢技术,推动相关装备与产业的发展,提升我国电解水制氢技术国际竞争力。 展开更多

关键词 战略性新兴产业 未来产业 电解水制氢 可再生能源 氢能 重点发展方向 国际竞争力 产业的发展

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碳中和目标下电解水制氢关键技术及价格平准化分析 被引量：56

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作者 刘玮 万燕鸣 +2 位作者 熊亚林 陶志杰 朱艳兵 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期2888-2896,共9页

随着低碳清洁氢发展成为全球共识,各国制氢技术路线均立足本地氢源潜力和未来氢能产业需求,呈现低碳氢、清洁氢到可再生氢的梯次发展趋势。电解水制氢技术的发展是低碳清洁氢气供给的突破口。该文首先对电解水制氢技术进行综述,介绍包... 随着低碳清洁氢发展成为全球共识,各国制氢技术路线均立足本地氢源潜力和未来氢能产业需求,呈现低碳氢、清洁氢到可再生氢的梯次发展趋势。电解水制氢技术的发展是低碳清洁氢气供给的突破口。该文首先对电解水制氢技术进行综述,介绍包括美国、日本、欧洲等国家电解水制氢技术路线图和技术指标目标;然后深入分析国内电解水技术发展现状,并与国外技术水平进行了差距量化对标,在此基础上提出我国电解水制氢潜在的技术路线;最后分析目前中国平准化低碳清洁氢成本,并且对中国2020~2050年平准化低碳清洁氢成本进行了预测。降低低碳清洁氢气平准化价格,需要从技术、商业模式创新等多方面协同发力,从而发挥其在能源转型及深度脱碳方面的作用。 展开更多

关键词 碳中和 可再生能源电解水制氢 碱性电解水制氢 质子交换膜电解水制氢 氢气 平准化价格

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碳达峰与碳中和目标下PEM电解水制氢研究进展 被引量：33

17

作者 胡兵 徐立军 +2 位作者 何山 苏昕 汪继伟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4595-4604,共10页

氢能作为重要的能源载体,燃烧过程绿色无污染,能够助力碳达峰和碳中和目标实现。本文通过对比化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等方式,分析各制氢方式的优缺点,阐述了质子交换膜(PEM)电解水制氢与可再生能源结合的重要意义。... 氢能作为重要的能源载体,燃烧过程绿色无污染,能够助力碳达峰和碳中和目标实现。本文通过对比化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等方式,分析各制氢方式的优缺点,阐述了质子交换膜(PEM)电解水制氢与可再生能源结合的重要意义。之后从PEM电解槽内部结构和可再生能源电解水制氢两个方面展开综述,详细介绍了PEM电解槽双极板、催化剂、扩散层、质子交换膜研究进展、存在的主要问题和未来发展方向。文中通过分析我国太阳能、风能分布特征,总结可再生能源利用存在的问题,从研究现状和产业发展的角度介绍了太阳能制氢、风电制氢、可再生能源多能互补制氢的发展。最后对可再生能源PEM电解水制氢的未来发展方向进行了展望,期望为可再生能源PEM电解水制氢的发展提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 碳达峰 碳中和 质子交换膜 电解水制氢 可再生能源 多能互补

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电解制氢与氢储能 被引量：97

18

作者 俞红梅 衣宝廉 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2018年第3期58-65,共8页

电解水制氢技术在直流电的作用下,将水分解为纯氢和纯氧。氢作为能源载体,可实现无碳能源的循环利用,可以将波动性的可再生能源电力通过"电–氢–电(或化工原料)"的方式加以高效利用,兼具绿色与高效的特点,为未来人类社会的... 电解水制氢技术在直流电的作用下,将水分解为纯氢和纯氧。氢作为能源载体,可实现无碳能源的循环利用,可以将波动性的可再生能源电力通过"电–氢–电(或化工原料)"的方式加以高效利用,兼具绿色与高效的特点,为未来人类社会的能源转化利用提出了新的解决方案。本文基于氢储能的理念,介绍了电解制氢的技术特点,概括了国内外近期质子交换膜水电解技术的发展态势,分析了新型电解水技术的发展方向,并提出了我国未来发展电解制氢技术与氢储能的建议。 展开更多

关键词 电解水 制氢 氢储能 可再生能源

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电池电极反应的新应用:分步法电解制氢气 被引量：3

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作者 马元元 郭昭薇 +1 位作者 王永刚 夏永姚 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期444-454,共11页

可再生能源与电解水制氢技术的结合是实现可持续制氢的最佳途径.然而,传统电解水技术中解决氢-氧同时、同步、同地产生的问题必须依赖于膜分离技术,大幅限制了氢-氧分离和氢气异地运输的灵活性,并阻碍了可再生能源(如风能、太阳能)与电... 可再生能源与电解水制氢技术的结合是实现可持续制氢的最佳途径.然而,传统电解水技术中解决氢-氧同时、同步、同地产生的问题必须依赖于膜分离技术,大幅限制了氢-氧分离和氢气异地运输的灵活性,并阻碍了可再生能源(如风能、太阳能)与电解水技术的直接结合.针对上述问题,作者课题组在近期提出了基于电池电极反应的分步法电解水制氢技术,即通过电池电极的可逆电化学反应将现有电解水过程拆分为制氢和制氧分立步骤,实现在无膜条件下氢气和氧气的分时、分地交替制备,提升了电解水制氢的灵活性,促进了可再生能源向氢能的直接转化.本文将介绍这一新技术的研究进展,并分析这一技术的优点和面临的挑战. 展开更多

关键词 电池电极 电解水制氢 分步法 可再生能源

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“双碳”目标下电解制氢关键技术及其应用进展 被引量：34

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作者 赵雪莹 李根蒂 +4 位作者 孙晓彤 宋洁 梁丹曦 徐桂芝 邓占锋 《全球能源互联网》 CSCD 2021年第5期436-446,共11页

氢能是一种清洁无污染、可长期存储的二次能源,在碳达峰、碳中和目标背景下,将在可再生能源占主导地位的能源体系中扮演举足轻重的角色。氢能的绿色制取是实现脱碳的必要前提,综述了氢能绿色制取的关键技术进展。此外,总结了欧洲、日本... 氢能是一种清洁无污染、可长期存储的二次能源,在碳达峰、碳中和目标背景下,将在可再生能源占主导地位的能源体系中扮演举足轻重的角色。氢能的绿色制取是实现脱碳的必要前提,综述了氢能绿色制取的关键技术进展。此外,总结了欧洲、日本等地在绿氢制取方面的先进案例,分析电解制氢技术的成本组成以及降低成本的途径。相比于设备成本的降低,低电价对于绿氢成本的影响更大。电极和膜片在碱性电解槽成本中占比最高,而双极板在质子交换膜电解槽成本中占比最高。最后总结了未来中国氢能绿色制取技术发展方向:研究新能源输入对电解槽及制氢系统影响;提高电解槽和系统可靠性与耐久性;提升电解槽关键材料与核心部件自主化研发水平。 展开更多

关键词 碳减排 电解水制氢 可再生能源制氢示范 成本分析

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