[ 信息發(fā)布:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2021-08-09 | 瀏覽:1073次 ]

第一步制氫：水的消耗來(lái)自兩個(gè)步驟:氫氣生產(chǎn)和上游能量載體的生產(chǎn)。就氫生產(chǎn)而言，電解水的最小消耗大約是每千克氫消耗9千克水。然而，考慮到水的脫礦過(guò)程，這一比例可以在每千克氫18到24千克水之間，甚至高達(dá)25.7到30.2。

第二部能源：對(duì)于現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝(甲烷蒸汽重整)，最小耗水量為4.5 kgH2O/kgH2(反應(yīng)所需)，考慮到工藝用水和冷卻，最小耗水量為6.4-32.2 kgH2O/kgH2。

另一個(gè)組成部分是生產(chǎn)可再生電力和天然氣的水消耗。光伏發(fā)電的用水量在50-400升/ MWh (2.4-19 kgH2O/kgH2)之間變化，風(fēng)力發(fā)電的用水量在5-45升/ MWh (0.2-2.1 kgH2O/kgH2)之間。

同樣，頁(yè)巖氣(根據(jù)美國(guó)數(shù)據(jù))的天然氣產(chǎn)量可以從1.14 kgH2O/kgH2提高到4.9 kgH2O/kgH2。

綜上所述，光伏發(fā)電和風(fēng)能產(chǎn)生氫氣的總耗水量平均分別為32和22 kgH2O/kgH2左右。不確定性來(lái)自太陽(yáng)輻射、壽命和硅含量。這一耗水量與天然氣制氫(7.6-37 kgH2O/kgH2，平均為22 kgH2O/kgH2)相同數(shù)量級(jí)。

電解槽需要高質(zhì)量的水，需要水處理，也需要高效的泡沫鈦電極，低質(zhì)量的水會(huì)導(dǎo)致更快的降解和更短的壽命。許多元素，包括用于堿性的隔膜和催化劑，以及PEM的膜和多孔傳輸層，都可能受到水雜質(zhì)(如鐵、鉻、銅等)的不利影響。要求水的電導(dǎo)率小于1μS/cm，總有機(jī)碳小于50μg/L。

水在能源消耗和成本中所占比例都相對(duì)較小。對(duì)這兩個(gè)參數(shù)來(lái)說(shuō)，最壞的情況是使用海水淡化。反滲透技術(shù)是海水淡化的主要技術(shù)，占全球容量的近70%。該技術(shù)的成本為1900 - 2000美元/(m3/d)，學(xué)習(xí)曲線速率為15%。在這樣的投資成本下，處理成本約為1美元/m3，在電力成本低的地區(qū)可能更低。

此外，運(yùn)輸成本大約還會(huì)增加1-2美元/m3。即使在這種情況下，水處理成本約為0.05美元/kgH2。從這個(gè)角度來(lái)看，如果有良好的可再生資源，可再生氫的成本可以是2-3美元/kgH2，而平均資源的成本是4-5美元/kgH2。

因此，在這種保守的情況下，水的成本將不到總成本的2%。使用海水可使采水量增加2.5-5倍(以采收率計(jì)算)。

與二氧化碳排放類似，電解路線水足跡低的先決條件是使用可再生能源。如果僅使用化石發(fā)電的一小部分，那么與電相關(guān)的水消耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電解過(guò)程中實(shí)際消耗的水。

例如，天然氣發(fā)電的用水量可高達(dá)2500升/ MWh。這也是化石燃料(天然氣)的最佳案例。如果考慮煤氣化，產(chǎn)氫可消耗31-31.8 kgH2O/kgH2，產(chǎn)煤可消耗14.7 kgH2O/kgH2。

隨著制造過(guò)程變得更有效率，光伏和風(fēng)能的水消耗也預(yù)計(jì)會(huì)隨著時(shí)間的推移而減少，單位裝機(jī)容量的能源輸出也會(huì)提高。