高温固体氧化物电解水制氢系统效率分析

摘要

采用Aspen Plus软件建立固体氧化物电解池(SOEC)电解水制氢的热力学平衡模型,定量分析了给水预热温度和一次能源发电效率对系统制氢效率的影响,并重点研究了基于不同一次能源类型的制氢系统的效率及特点.结果表明:随着给水预热温度和一次能源发电效率的升高,系统制氢效率均显著提高;与给水预热温度相比,一次能源发电效率对系统制氢效率的影响更为显著.当电流密度在0.4～1.2A/cm2之间时,基于不同一次能量类型的制氢系统的效率排序为:水电＞核电＞火电＞风电＞光热＞光伏.基于火力发电的制氢系统效率在31.2％～36.03％之间,但面临着碳排放问题;基于水电的制氢系统效率可达58.02％,但存在明显的地域性,发展应用受限;基于风电、光伏、光热发电的制氢系统效率较低,但资源分布广泛,具有广阔的应用前景;基于核能发电的制氢系统效率较高,最高可达41.33％,同时不产生碳排放,对环境污染小,具有良好的推广前景.