國際發展史
1783年法國物理學家夏爾鋰提出用硫酸和鐵作用制取氫氣。同年,拉瓦錫設計了成本低廉的水蒸氣通過灼紅的槍桶制取氫氣。
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1800年,Nichoson和Carlisle首先以電解法提取了氫氣和氧氣。
Paets van Troostwijk和Deimann已經演示了用靜電發生器分解水。然而,只有在1800年Volta創造的第一個強大的電池,也就是伏打柱,才有可能以一種有針對性的方式使用電解。
1820年,法拉第在他1834年才發表的科學著作中,首次提到了電解水的原理。
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1888年俄國的拉奇諾夫取得第一臺單極性電解槽的專利。
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二十世紀開始,德國的Garuti和Schuc Kert提出第一臺實用性的單極性電解槽的設計,德國的Schmidt-Oerikon 提出第一臺雙極性電解槽設計。
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1900年,施密特發明了第一臺工業電解槽。僅僅兩年后,就有400臺電解設備投入使用,主要用于氨生產。由于對氨的高需求,電解在1920年至1930年間蓬勃發展。在加拿大和挪威建立了裝機容量為100兆瓦的工廠,主要使用水力發電作為動力源。
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1924年,Noeggenrath獲得了第一臺壓力電解槽的專利,其壓力電解槽可達100 bar。
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1925年,雷尼的發現對電解技術的進一步發展具有重要意義。他檢測了電極中催化劑的活性,并使用了細粒鎳。通過將金屬鎳和金屬硅結合起來,然后用氫氧化鈉浸出硅,它能夠創造一個巨大的活性催化劑表面。
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1927年,世界第一臺大型壓濾式電解槽裝置在挪威的諾托登(Notodden)安裝,由海德魯公司(Norsk Hydro)制造,當時的產氫量規模是10000m3/h,生產的純氫用于化肥生產試驗,這是NEL Hydrogen的前身。這一技術到1965年發展到90000m3/h。
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1927年,一項專利描述了鋁作為硅的替代品。鎳基電極仍然是堿性電解(AEL)的基本催化劑。
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1939年,世界第一臺大型箱式電解槽在加拿大安裝,產量規模為17000m3/h;
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1948年,E.A. Zdansky推出了第一臺高壓工業電解槽,他把電解槽的操作壓力提高到30kg/m3,并由Lurgi公司進行制造。。由于系統的效率受工作溫度的強烈影響,抗腐蝕材料被開發出來,并于1950年在120°C的AEL環境中成功地進行了測試。
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1951年,Lurgi使用了Lonza的技術,并首次設計了30 bar的壓力電解槽(StatOilHydro)。
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在Winsel和Justi于1954年提交了他們的Raney鎳專利后,Raney鎳在1957年被認可用于堿性電解槽(AEL)。
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雷尼鎳被一種據說可以提高導電性和機械穩定性的金屬基體包圍著。新的Raney鎳催化劑降低了過電壓,并將工作溫度降低到80°C。
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1958年產氫量為5000Nm3/h的壓力電解槽在秘魯的庫斯科安裝。
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1960年和1977年埃及分別安裝了41000m3/h和21600m3/h壓濾式電解槽生產裝置。
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1967年,Costa和Grimes提出了電極排列的零間隙幾何結構,目的是通過減小兩個電極之間的距離來降低電池電阻。
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1962年杜邦公司改良了質子膜,于20世紀80年代推出民用PEM氫氣發生器。
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1988年NEL在全球最早推出非石棉隔膜電解槽。
1996年以來,美國的Proton OnSite公司開始與聯合技術航空航天系統合作,為航空航天和海軍開發和制造質子交換膜電解槽,成為全球PEM電解槽行業的龍頭。
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2001年,NHEL(NEL前身)的第一個加壓電解槽推出市場。
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2017年,挪威Nel收購美國Proton OnSite獲取領先的PEM電解技術,成為世界上最大的電解槽公司;同年,康明斯完成收購Hydrogenics水吉能。
國內發展史
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2018年12月,賽克賽斯首臺兆瓦級50m3/h大型純水電解制氫設備中標佛山市藍箭電子股份有限公司項目,進入半導體行業;2020年9月,公司承擔的國家重點研發計劃重點專項“MW級固體聚合物電解質電解水制氫技術”項目完成中期驗收,2021年6月首臺套兆瓦級PEM制氫系統開機運行。
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2021年12月9日,由中國石化資本公司發起設立的恩澤基金與康明斯按50:50比例共同出資并于中國境內設立合資公司——康明斯恩澤(廣東)氫能源科技有限公司。合資公司將康明斯領先的質子交換膜(PEM)電解水制氫技術在中國進行本地化生產。
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來源:綜合氫眼所見、產業觀察者等資料整理
原文始發于微信公眾號(艾邦氫科技網):堿性、PEM電解槽的國內外發展歷程
