包头电解水制氢设备构造图

从常远的角度来看，通过电解水制取的绿色氢气是未来发展的主旋律，光伏产生的富余绿色电力用来电解水，制备成氢气，并存储起来。这种模式是目前人类为理想的绿色能源组合方式。我国发展光伏和氢能源，可以有效降低温室气体的排放，是碳中和和碳达峰的宏伟目标的重要举措。同时，由于氢能源的存储和运输可以跨越时间和地点，当未来十几年后，我国的能源安全就能得到更好的保障。电解水制取氢气的过程中没有温室气体的排放，属于绿氢，是比较符合人类环保要求的一种氢气制取方式。电解水制氢主要有四种技术路线：碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、固体氧化物电解水制氢（SOEC）、阴离子交换膜电解水制氢（AEM）。PEM电解槽的电流密度更大，通常在10000 A/m2以上。包头电解水制氢设备构造图

现在世界上每年消耗的氢气在5000万吨左右，其中96%来自化石能源，*4%来自电解水，而且所用的电也并非全部来自可再生能源。绿氢是统筹解决全球气候变化、能源安全与传统产业转型升级的重要措施，伴随着以绿色低碳为特征的能源产业和技术变革在世界范围内兴起，绿氢发展将不断加速。发展绿色氢能也是促进我国实现“双碳”目标，加快我国发展方式绿色转型的强劲动力。主要表现在：能源维度：利用本土可再生能源制氢，降低化石能源进口依赖，优化能源结构，提升能源自给与稳定性。环境层面：助力各行业脱碳，尤其助力高排放行业达成碳中和，减少污染排放，改善大气质量。经济领域：催生产业链各环节新兴产业，推动传统产业低碳升级，创造大量就业岗位，促进区域协调发展。技术方面：激发多领域技术创新，增强自主创新力，利于国际合作交流，提升国际能源领域话语权。秦皇岛工业电解水制氢技术PEM水电解制备的绿氢应用于合成氨、炼油、化工、钢铁等碳密集型行业。

灰氢是指通过化石燃料（如煤炭、石油、天然气等）燃烧或重整制取的氢气。在生产过程中，会释放大量的二氧化碳，因此被称为“灰氢”。这种制氢方式成本较低，但对环境影响较大，是目前全球主要的氢气生产方式。蓝氢是在灰氢的基础上，应用碳捕集与封存技术（CCUS），将生产过程中产生的二氧化碳捕获并封存，从而减少碳排放。虽然蓝氢的碳排放强度相对较低，但由于需要额外的碳捕集和封存技术，其生产成本较高。绿氢目前没有统一定义，国内俗称的绿氢就是可再生氢，即通过使用可再生能源(例如太阳能、风能、核能等非化石能源)制造的氢气。现阶段电解水是主要的将这些外部能源吸收并生产出氢气的方式，力争实现零碳排放。

水电解制氢有不同的类型，主要根据使用的电解质和传导的离子种类来区分。常见的有以下几种：-质子交换膜（PEM）水电解：使用固态聚合物膜作为电解质，传导H +离子。具有高效率、高纯度、低温度、低压力等优点，但也有成本高、寿命短、易堵塞等缺点。-碱性水电解：使用液态碱性溶液（如NaOH或KOH）作为电解质，传导OH -离子。具有成本低、寿命长、稳定性好等优点，但也有效率低、纯度差、高温度、高压力等缺点。固体氧化物（SOEC）水电解：使用固态陶瓷材料作为电解质，传导O 2-离子。具有高效率、高纯度、可逆性等优点，但也有成本高、寿命短、高温度（700~800℃）等缺点。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。

曾经或者现在仍然有些人认为，电解槽尤其是碱性电解槽是成熟的不能再成熟的东西，直接应用就好，但关键问题就在于这里，之前电解槽的应用都是基于电网的稳定电力使用的。而基于风、光波动性这么大的电力来源，在此场景下，即便是对于具有丰富经验的老牌电解槽厂商来说也是一大难题。对于新入局的电解槽企业，那问题就更多了，安全性、稳定性、可靠性等等，产品的方方面面都伴随着小小的问题。甚至，据传，有些项目还出现了比较严重的人员伤亡。一开始设想的很好，但在落地实施的时候都是方方面面各种想不到的突发问题，甚至是突发事件、事故。PEM电解水制氢的系统响应速度快，适应动态操作。呼和浩特本地电解水制氢设备企业

中国已有超过百个在建和规划中的电解水制氢项目，涵盖了石油炼化、化工合成、钢铁冶炼和交通等多个领域。包头电解水制氢设备构造图

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。包头电解水制氢设备构造图