– 加速先进水分解技术的研究 – 利用当今的可再生能源和核能 – 通过 H2NEW 联盟在短短 5 年内实现 100 美元/千瓦电解器堆栈目标 – 包括对低温电解 [ LTE](PEM,液体碱性)和高温电解 [HTE](固体氧化物)电解器技术的研究 – 10 亿美元的 BIL 活动现在使电解方面的努力增加了一个数量级,以加速开发 • 长期:利用太阳能或热量更直接地分解水
电解在 1000 mA/cm 2 电流密度下进行,电解液为 35% KOH,温度为 200~,压力为 30 atm。电解 250 小时后,由于腐蚀产物在阳极内累积,阳极孔隙率从约 45% 降至约 20%。
不包括基于海水淡化和海水冷却的氢气生产(例如在海湾合作委员会国家)。蓝氢包括 SMR-CCUS、ATR-CCUS 和煤-CCUS,假设 ATR-CCUS 的份额到 2050 年将逐渐增加到 75%。蓝氢生产中的冷却包括 CCUS 系统产生的冷却需求。绿氢包括碱性和 PEM 电解,假设 PEM 电解的份额到 2050 年将逐渐增加到 75%。假设电解效率适度逐步提高(未来三十年,碱性电解提高 7.5 个百分点,PEM 电解提高 4.5 个百分点)。为了计算目的,应用了 Lewis 等人 (2022) 的案例 2 中蓝氢的冷却和生产份额。ATR = 自热重整;CCUS = 碳捕获、利用和储存;H2 = 氢气;PEM = 质子交换膜;SMR = 蒸汽甲烷重整。
本研究考察了在东南亚国家联盟 (ASEAN) 和东亚峰会 (EAS) 的背景下,利用可再生能源弃电生产氢气在多大程度上可以实现环境效益,以及电解制氢的成本。电解制氢的成本范围从电解器负荷率为 1,500 小时或以上时每千克氢气不到 2 美元到电解器负荷率为 500 小时或以下时每千克氢气 10 美元甚至更高。利用可再生能源弃电生产氢气减少的二氧化碳排放量在东盟约为 1.3 亿吨到 1.5 亿吨之间,在东亚峰会约为 180 亿吨到 190 亿吨之间。将现行的碳价应用于减少的二氧化碳排放量,通过电解可再生能源削减电力生产氢气的可能货币化收益在东盟约为每千克氢气 0.25 美元到每千克氢气 9.00 美元之间,在东亚地区约为每千克氢气 0.50 美元到每千克氢气 15.00 美元之间。成本效益分析的结果表明,碳价需要达到每吨二氧化碳 10 美元左右,才能证明在东盟和东亚地区通过电解可再生能源削减电力生产氢气是合理的。结果还表明,即使在低碳价下,高电解器负荷率也使得通过电解可再生能源削减电力生产氢气具有成本竞争力。
The goal of the Electrochemical Energy Storage and Conversion book series is to provide comprehensive coverage of the field, with titles focusing on fundamentals, technologies, applications, and the latest developments, including secondary (or rechargeable) batteries, fuel cells, supercapacitors, CO 2 electroreduction to produce low-carbon fuels, electrolysis for hydrogen generation/storage, and photoelectro- chemistry for water splitting to produce氢等。本系列中的每本书都是独立的,是由具有强大学术和工业专业知识的科学家和工程师撰写的,他们处于领域的顶端以及技术的最前沿。凭借各种电化学能源转换和存储设备的各种视图,为大学生,科学家和工程师提供了必不可少的读物,并允许他们轻松地找到有关电化学技术,基础知识和应用的最新信息。
在不同的氢阴影中,绿色氢(意味着可再生能源产生的氢)是最适合完全可持续能量过渡的氢。生产绿色氢的最成熟的技术选择是由可再生电力推动的水电解。这项技术是本报告的重点。存在其他基于可再生能源的解决方案,以生产氢。3然而,除了带有沼气酶的SMR外,这些不是商业规模上的成熟技术(Irena,2018)。通过电解产生绿色氢与零净路线一致,可以从扇区耦合中剥削协同作用,从而降低技术成本并为电力系统提供灵活性。较低的VRE成本和技术改进正在降低绿色氢的生产成本。由于这些原因,水电解产生的绿色氢一直在增加感兴趣。
多特蒙德,2024 年 12 月 17 日——蒂森克虏伯 Nucera 在充满挑战的市场条件下表现出了实力和韧性。这家世界领先的高效电解厂技术提供商在 2023/2024 财年在绿色氢能领域实现了强劲增长。该公司还按计划在实施其增长战略方面取得了重要里程碑。通过与 Fraunhofer IKTS 在高度创新的固体氧化物电解槽 (SOEC) 技术方面建立战略合作伙伴关系,这家电解专家加强了其技术组合并为额外的增长领域奠定了基础。蒂森克虏伯 Nucera 在 2023/2024 财年的订单量增长了 4%,达到 6.36 亿欧元(上年:6.13 亿欧元)。碱性水电解 (AWE) 部门再次提供了最强劲的增长动力。客户对高效绿色氢气生产技术的订单大幅增长 73%,至 3.56 亿欧元(去年同期:2.06 亿欧元)。2023/2024 第四季度,订单量整体增长 44%,至 1.14 亿欧元(去年同期:7900 万欧元),这主要得益于氯碱业务。在收到客户 Stegra(前身为 H2 Green Steel)的全面通知后,蒂森克虏伯 Nucera 在报告年度内录得超过 3 亿欧元的项目订单。这家电解专家是瑞典公司 Stega 的合作伙伴,共同建设欧洲首家大型绿色钢厂,因此也是欧洲最大的绿色钢铁综合厂之一。水电解器的容量超过 700 兆瓦 (MW)。该公司已与 Moeve(前身为 Cepsa)签署协议,预留 300 兆瓦水电解厂的生产能力。这家西班牙公司打算建立长期合作关系,开发安达卢西亚“绿色氢谷”,这是一个大规模的
5 请注意,如果使用咸水地下水,则需要额外的能量来将水处理至电解所假设的饮用水标准。我们将在后面的定性比较部分量化这笔成本。6 请注意,通过将电解与风能和太阳能设施共置并将直流电直接从发电机输送到电解器,可以提高整个系统的效率,从而避免交流/直流转换损耗。7 峰值需求实际上可能高于 4,000 MW,具体取决于电解设施的容量。例如,如果电解设施随着风能和太阳能输出的增加和减少而增加,则其利用率将低于 100%,并且需要超过 4,000 MW 的峰值需求。8 不包括压缩成本,因为假设 SMR 和电解所需的金额大致相同。
作为到2050年达到碳中立性的创新技术,CO 2捕获和利用(CCU *1)技术近年来引起了人们的关注。正在考虑产生CO 2的三种主要反应方法:基于氢的反应,电解反应和基于光合作用的反应。尤其是本研究的主题电解方法,由于其原材料的高便利性(除了CO 2之外),因此在全球引起了广泛关注。在这项联合研究中,CERT和AGC组将利用CERT在2020年成功的试点示范实验中获得的知识,这是世界上第一个使用CO 2电解技术从工业排放中产生乙烯的 *2,并将对CO 2电解工厂的实际应用进行研究。AGC集团计划与其制造基础合作,以验证该过程并评估该技术的可行性。在其中期管理计划(AGC Plus 2026)中,AGC集团将“促进可持续性管理”设置为其主要策略之一,并设定了到2050年实现“ Carbon Net Zero *3”的目标。通过这项联合研究,AGC组旨在使用CO 2电解实现CCU技术。
