工业制氢设备山西

我国的电解水制氢技术起源于苏联设备，对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主，该种设备技术流程简单，操作方便，各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液，电解质的质量浓度一般为 20%－30%以保证电解液具有较高的电导率，并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻，但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面，当前，工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积，使气体停滞时间缩短，从而提高电解槽内电解液的电导率，当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机，能够减少启动成本，近一些高压设备已经开始得到发展。它具备将大量可再生能源电力转移到难以深度脱碳工业部门的潜力。工业制氢设备山西

电解水制氢：电解水制氢中，电耗和折旧构成其主要成本。估算基准情形下碱性和PEM电解水制氢单位成本分别为21.85和25.29元/kg，电耗成本分别占总成本的86%和70%。从产能布局来看，中国和欧洲企业产能规模，主要参与者积极扩产。从出货规模来看，考克利尔竞立、派瑞氢能和隆基氢能居国内企业梯队。GGII统计，2022年我国电解水制氢设备出货量722MW（含出口同比增长106%。考克利尔竞立出货230MW，排名维持。目前全球氢气生产以化石燃料制氢为主，清洁制氢存在替代空间。未来清洁制氢方案将成为主要增量，电解水制氢产量将从2021年的不到4万吨大幅增长至6170万吨；耦合CCUS的化石燃料制氢产量将从2021年的60万吨增长至3300万吨，清洁制氢方案将成为主流。新乡小型电解水制氢设备销售接近 75%的绿氢项目坐落于三北地区，约 80%的项目采用碱性电解水制氢技术。

电解的本质：电能推动电解质溶液中的水分子在电极上发生电化学反应，生成氢气与氧气。理论电量：根据法拉第定律，电极反应产物的质量与通入的电量成正比，制取1Nm3氢气和0.5Nm3氧气需要的电量为2390Ah，即1mol氢和0.5mol氧的理论电量为53.6Ah。电压要求：要进行电解，必须在一对电极上加上一定的直流电压，使电流流过电解槽。U=E+IR+ηH+ηO（操作电压=水的理论分解电压+电解电流x电解总电阻+氢超电压+氧超电压）。总电阻电压IR（欧姆损失）由V液、V隔、V极、V接共同组成，当电解材料良好时，操作正常时，后3项影响很小，所以，操作电压主要包括理论分解电压、超电压和电解液电压损失。极间电压或小室电压，一般为1.8~2.5V。

阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)该技术是指使用质子（阳离子）交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液)，并使用纯水作为电解水制氢原料的制氢过程。和碱性电解水制氢技术相比，PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点，并且，PEM电解水制氢技术工作效率更高，易于与可再生能源消纳相结合，是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行，因此设备需要使用含贵金属(铂、铱)的电催化剂和特殊膜材料，导致成本过高，使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。PEM电解水制氢是指使用质子交换膜作为固体电解质，并使用纯水作为电解水制氢的原料的制氢过程。

碱性电解水技术是电解水技术中发现得早的，也是目前电解水技术中为成熟的。其原理可以简单地描述为：在两个电极之间施以直流电，并用隔膜将阴阳两极分离开来，在阳极，OH-发生氧化反应生成氧气，在阴极，H+被还原生成氢气，如图 1-1 所示。通常高比表面的镀镍钢板或者镍铜铁作为阳极催化剂，并在上面负载锰、钨和钌的氧化物，质量分数为 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作为电解液，镀有高比表面镍或者镍钴合金的钢材则作为阴极催化剂，运行时，槽压一般在 1.9 V 到 2.6 V 之间。PEM电解水制氢装置辅助系统包括四大系统：电源供应系统、氢气干燥纯化系统、去离子水系统和冷却系统。廊坊PEM电解水制氢设备企业

但是由于电解过程效率不高，能耗较大，并且需要消耗大量的水资源，因此应用范围受到一定限制。工业制氢设备山西

制氢设备性能持续优化，但面对未来巨大的绿氢需求，产业仍需持续挖掘技术潜力、进一步提升设备运行水平。李留罐指出：“目前的制氢技术尚不能满足市场发展需要，企业需要在制氢成本和设备性能方面持续探索攻坚。”“目前，我国电解槽性能在面向绿电这样的场景时可做到能用，但距离好用还有一定差距，电解槽相关技术创新的空间仍然非常大。”胡骏明提醒，绿电制氢在技术方面还有待进一步探索，包括现有产品如何帮助单一项目提升经济性并实现盈利，电解槽产品创新还有大量工作需要行业完成。工业制氢设备山西