[ 信息发布:本站 | 发布时间:2021-08-09 | 浏览:1316次 ]

第一步制氢：水的消耗来自两个步骤:氢气生产和上游能量载体的生产。就氢生产而言，电解水的最小消耗大约是每千克氢消耗9千克水。然而，考虑到水的脱矿过程，这一比例可以在每千克氢18到24千克水之间，甚至高达25.7到30.2。

第二部能源：对于现有的生产工艺(甲烷蒸汽重整)，最小耗水量为4.5 kgH2O/kgH2(反应所需)，考虑到工艺用水和冷却，最小耗水量为6.4-32.2 kgH2O/kgH2。

另一个组成部分是生产可再生电力和天然气的水消耗。光伏发电的用水量在50-400升/ MWh (2.4-19 kgH2O/kgH2)之间变化，风力发电的用水量在5-45升/ MWh (0.2-2.1 kgH2O/kgH2)之间。

同样，页岩气(根据美国数据)的天然气产量可以从1.14 kgH2O/kgH2提高到4.9 kgH2O/kgH2。

综上所述，光伏发电和风能产生氢气的总耗水量平均分别为32和22 kgH2O/kgH2左右。不确定性来自太阳辐射、寿命和硅含量。这一耗水量与天然气制氢(7.6-37 kgH2O/kgH2，平均为22 kgH2O/kgH2)相同数量级。

电解槽需要高质量的水，需要水处理，也需要高效的泡沫钛电极，低质量的水会导致更快的降解和更短的寿命。许多元素，包括用于碱性的隔膜和催化剂，以及PEM的膜和多孔传输层，都可能受到水杂质(如铁、铬、铜等)的不利影响。要求水的电导率小于1μS/cm，总有机碳小于50μg/L。

水在能源消耗和成本中所占比例都相对较小。对这两个参数来说，最坏的情况是使用海水淡化。反渗透技术是海水淡化的主要技术，占全球容量的近70%。该技术的成本为1900 - 2000美元/(m3/d)，学习曲线速率为15%。在这样的投资成本下，处理成本约为1美元/m3，在电力成本低的地区可能更低。

此外，运输成本大约还会增加1-2美元/m3。即使在这种情况下，水处理成本约为0.05美元/kgH2。从这个角度来看，如果有良好的可再生资源，可再生氢的成本可以是2-3美元/kgH2，而平均资源的成本是4-5美元/kgH2。

因此，在这种保守的情况下，水的成本将不到总成本的2%。使用海水可使采水量增加2.5-5倍(以采收率计算)。

与二氧化碳排放类似，电解路线水足迹低的先决条件是使用可再生能源。如果仅使用化石发电的一小部分，那么与电相关的水消耗要远远高于电解过程中实际消耗的水。

例如，天然气发电的用水量可高达2500升/ MWh。这也是化石燃料(天然气)的最佳案例。如果考虑煤气化，产氢可消耗31-31.8 kgH2O/kgH2，产煤可消耗14.7 kgH2O/kgH2。

随着制造过程变得更有效率，光伏和风能的水消耗也预计会随着时间的推移而减少，单位装机容量的能源输出也会提高。