电解水制氢设备构造图山东

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。绿氢产业将在资源禀赋相对较好、应用场景比较丰富的区域率先发展。电解水制氢设备构造图山东

碱性电解水技术比较大的缺点在于工作电流密度较低、电解槽效率不高、占地面积大。特别在冬季，设备需要经过较长时间预热，启动时间大概需要2 h。不过碱性电解水电解槽、隔膜等设备、材料的加工、制备工艺在我国已经基本成熟，产业链相对完善，是目前在我国**适合规模化的技术路线。通过调研了解，目前国内比较大单槽制氢规模已经达到 3000 Nm³/h，电解槽直流电耗比较低可以达到4.2 kW·h/Nm³。其原理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，在阴极水分子被还原，生成氢气和氢氧根离子，生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极，在阳极侧失电子析氧，生成氧气和水。衡水PEM电解水制氢设备公司随着绿氢产业备受重视，带动电解水制氢设备需求大幅上涨，设备订单同比也明显增长。

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。

在直流电作用下，水分子在阴极发生还原反应，生成氢气和氢氧根离子（OH–），氢氧根离子在电场和氢氧侧浓度差的作用下穿过隔膜到达阳极，在阳极一侧发生析氧反应，生成氧气和水。电解槽装配时浸没在高浓度（20%~30%）的KOH 溶液中，此时离子电导率比较大，主要缺点是电解液具有腐蚀性，NaOH 和NaCl 溶液也可作电解液，但不常用。碱槽的电解池分成两个电极，电极将气密隔膜分开。由于隔膜的阻碍，氢气和氧气不会通过隔膜混合在一起，但是电解液却可以通过隔膜进入另一侧。制氢系统运行时，氢气和碱液的混合液以及氧气与碱液的混合液分别经过气水分离器，将气体和溶液分离，碱液回流至电解槽，氢气和氧气分别进入纯化装置提纯后进行收集。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。

电解水的设备主要包括电解槽、电源和电极等组成。其中，电解槽是将水分解成氢气和氧气的主要装置，一般采用的是聚合物电解槽或金属电解槽。聚合物电解槽具有体积小、重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好等优点，但是其耐高温、高压、高电流密度等方面的性能较差；金属电解槽则具有耐高温、高压、高电流密度等优点，但是其重量较大、成本较高、耐腐蚀性能较差。因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的电解槽。电源是电解水过程中不可或缺的组成部分，它提供给电解槽所需的电能。在电源的选择上，一般使用的是直流电源，因为电解水需要的是直流电能，而交流电源会导致电解槽中的电极发生电化学反应，从而影响电解效果。电极是电解水过程中起到催化作用的重要组成部分，它可以促进水分子的电解反应，从而提高电解速度和效率。电极的材料一般采用的是铂、钯、铱、铑等贵金属或其合金，因为这些材料具有较好的电化学催化性能。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。兴安盟本地电解水制氢设备销售

电解水制氢系统的性能指标主要包括制氢效率、氢气纯度、能耗以及设备寿命等。电解水制氢设备构造图山东

碱性电解水制氢技术被认为是成熟且成本效益比较高的电解水技术。一般采用 KOH 或 NaOH 作为电解液，浓度在 20%~30% 之间，隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理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，在阴极水分子被还原，生成氢气和氢氧根离子，生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极，在阳极侧失电子析氧，生成氧气和水。碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和BOP辅助系统。电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电板、隔膜等零部件组装而成。电解水制氢设备构造图山东