1MW碱性电解槽系统成本结构
说明:以上结构拆解为对照PEM的拆解方式,和我们日常一些习惯叫法有不一样的地方,下面对比着实物图面理解。我们一般称作这些部件为极框、主极板、副极板(制备带有催化层)、隔膜、密封件等。
一、BOP包含范围(BOP占整个系统成本的55%左右)
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电源(50%)
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去离子水循环系统(制氢框架)(22%)
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氢气处理(氢气纯化系统)(20%)
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冷却系统(用来热管理电解槽温度)(8%)
二、电解槽部分(占整个系统的45%左右)
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多孔传输层(8%)(泡沫镍板、镍丝网等)
多孔传输层PTL
- 结构层(14%)
一般指极框部分。国内传统做法都是碳钢等机加工而成。极个别厂商有替代做法。 极框示意图
- 小组件(包含密封件以及框架)(4%)
密封件可以聚四氟乙烯、三元乙丙、氟橡胶、PEEK等材料。结构可以预制成型或者板材冲切等方式成型。 密封垫示意图
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双极板(7%)
极板是碱性电解槽的支撑组件,起到支撑电极和隔膜以及导电的作用,国内的加工方式一般为:一般采用铸铁金属板、镍板或不锈钢金属板经机加工制成极板,和极框焊接后镀镍而成,因为镍是非消耗性电极,在碱液里面不会腐蚀。乳突结构是支撑副极网、隔膜、输电等作用。在欧美地区一些技术路线已经不使用该类方式了。
国内极板结构实物
5.电堆组装和端板(端板、拉紧螺杆、铜排等)10%。
用来固定单元小室,串联成一个电解槽整体的必要构件。
端板以及螺杆示意图
6.膜片/膜电极组件(57%)(这部分下面再次展开解析)
三、膜片/电极组件
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制备(72%)
主要是在电极网上(也可以称作PTL层)做催化层涂布,可采用喷涂、热喷涂、化学镀、PVD等等方式,不同方式性能和成本也会有差异。 催化层制备示意图
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膜片(隔膜)(14%)
最早的石棉、第二代的PBI、PPS(聚苯硫醚)等、第三代的PPS+无机层涂覆的复合膜等。主要功能是阻气透液。目前石棉膜已经淘汰,另不同类型的膜价格也会有差异。如下图例所示: 隔膜示意图
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镍基阳极催化层(11%)
目前碱性电解水的催化剂从科研来说种类繁多,贵金属基的催化剂(Pt,Pd,Au,Ag etc.),非贵金属基的催化剂(Fe,Co,Ni etc.),非金属基的催化剂(碳材料等)。但是目前在大型电解槽中用的催化剂大多是Ni基的,纯镍网或者泡沫镍或者以此为基底喷涂的高活性Ni基催化剂(雷尼镍、活化处理的硫化镍、NiMo合金或者活化处理的NiAl等)。一个电解小室中有两个催化层,一个在阴极,一个在阳极,分布在隔膜的两侧与隔膜直接接触。形状一般与电解槽的形状一致(一般为圆形),其几何面积就等于电解槽的有效面积。 催化剂和电极网 -
镍基阴极催化层(4%)
原文始发于微信公众号(氢眼所见):碱性电解水系统成本结构占比解析
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根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2020)》预测,2030年中国氢气需求量达3715万吨,2050年达9690万吨。有分析认为,电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体,在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。
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