工業(yè)電解水

水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過程，可以用下面的化學(xué)方程式表示：2H 2O ----->2H2 + O2水電解制氫需要一個(gè)電解槽，其中有兩個(gè)電極（陽極和陰極），分別連接到電源的正負(fù)極。水在電解槽中充當(dāng)電解質(zhì)，可以傳導(dǎo)電流。當(dāng)通電時(shí)，水在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧氣和正電荷的氫離子（H +）。而在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子與負(fù)電荷的電子（e -）結(jié)合生成氫氣。具體的反應(yīng)如下：陽極反應(yīng)：2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -陰極反應(yīng)：4H + + 4e - 2H 2水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。理想情況下，水電解制氫只需要1.23 V的電壓，這是水分解為氫氣和氧氣所需的**小熱力學(xué)勢差。但實(shí)際上，由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等因素的影響，水電解制氫需要更高的電壓才能進(jìn)行，一般在1.8~2.4 V之間。因此，水電解制氫的效率一般在50~80%之間。綠氫價(jià)格受電價(jià)、設(shè)備成本、運(yùn)行成本、綠氫市場及政策等影響，目前與藍(lán)氫相比仍不具優(yōu)勢。工業(yè)電解水

堿性水電解制氫（ALK）設(shè)備技術(shù)成熟、投資成本低，是現(xiàn)階段商業(yè)運(yùn)行的主要設(shè)備，技術(shù)發(fā)展向擴(kuò)大設(shè)備規(guī)模、提高寬負(fù)荷調(diào)節(jié)能力、保障運(yùn)行穩(wěn)定等方向發(fā)展。質(zhì)子交換膜水電解制氫（PEM）設(shè)備成本較高，但具有能耗低和運(yùn)行靈活等優(yōu)勢，目前技術(shù)發(fā)展向加大設(shè)備功率、提高電流密度和降低成本等方向發(fā)展。陰離子交換膜水電解制氫（AEM）兼具PEM的風(fēng)光耦合以及堿性槽無貴金屬、價(jià)格低的特點(diǎn)，但是目前AEM膜壽命仍存不確定性，暫時(shí)較難適配工程化需求。固體氧化物水電解制氫（SOEC）具有高效、可逆、材料成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但在電解堆集成、電解槽堆設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電極和封接等材料及技術(shù)仍需重點(diǎn)突破。因此，SOEC、AEM等技術(shù)目前還有待進(jìn)一步研發(fā)以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。烏海PEM電解水水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。

三種制氫路線：“成本”短期制約，“可持續(xù)”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應(yīng)制備氫氣的技術(shù)，可再生電力制氫稱為“綠氫”，是零碳排、可持續(xù)的“路線”，但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素，其規(guī)模化應(yīng)用需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)推動(dòng)降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價(jià)、單位電耗、設(shè)備單價(jià)、運(yùn)行壽命等因素。隨著后續(xù)風(fēng)光發(fā)電LCOE下降、電解槽量產(chǎn)降本、效率提升和壽命增加，電解水制氫成本有望逐步接近工業(yè)副產(chǎn)氫甚至煤制氫，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。

目前，電解水制氫技術(shù)比較成熟，而且水是一種***存在的資源，氫氣也是一種清潔的燃料，并不會產(chǎn)生有害的排放物，所以這是一種可持續(xù)的能源生產(chǎn)方式，應(yīng)用比較***。同時(shí)，在電解水制氫的過程，還可以利用來自可再生能源的電力，比如太陽能、風(fēng)能等，所以，電解水制氫在未來將成為更加環(huán)保和可持續(xù)的能源生產(chǎn)方式此外，電解水制氫技術(shù)的槽體結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、價(jià)格便宜且技術(shù)成熟，已經(jīng)普遍應(yīng)用在燃煤電 廠、燃?xì)怆姀S和核電廠的氫冷發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫上，能夠持續(xù)提供可靠且滿足純度、濕度要求及用量的氫氣。“隨著全球綠氫認(rèn)證的不斷推進(jìn)，可再生能源電力制氫的應(yīng)用規(guī)模和范圍將逐步增加。

陰離子交換膜電解水技術(shù)(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術(shù)，尚處于研發(fā)階段。備受關(guān)注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質(zhì)，將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優(yōu)點(diǎn)相融合?，F(xiàn)階段的研究重點(diǎn)陰離子交換膜材料開發(fā)和機(jī)理研究，主要以國外大學(xué)，國家實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)（如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等）。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質(zhì)子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質(zhì)量是質(zhì)子的17倍，這使得其遷移速度比質(zhì)子慢得多。AEM的優(yōu)勢是不存在金屬陽離子，不會產(chǎn)生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料，且產(chǎn)氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應(yīng)快速，與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機(jī)械穩(wěn)定性不高，AEM中電極結(jié)構(gòu)和催化劑動(dòng)力學(xué)需要優(yōu)化。AEM電解水技術(shù)處于千瓦級的發(fā)展階段，在全球范圍內(nèi)，一些研究組織/機(jī)構(gòu)正在積***力于AEM水電解槽的開發(fā)，為了擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用，仍然需要一些創(chuàng)新與改進(jìn)。隨著氫燃料電池技術(shù)的突破，市場對氫的需求逐漸增長。山西電解水制氫設(shè)備廠家

綠氫是利用可再生能源如風(fēng)電、水電、太陽能等制取的氫氣。工業(yè)電解水

根據(jù)《全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，氫能源在2022年作為能源消耗占比不足1%，預(yù)測到2050年氫能在全球能源總需求中占比將達(dá)到10%以上，并帶動(dòng)起十萬億規(guī)模的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈。由此可看出，氫氣的制取在未來肯定是一個(gè)新興且充滿希望的行業(yè)。我們根據(jù)氫氣的生產(chǎn)及碳排放情況，可將氫氣分為：灰氫、藍(lán)氫、綠氫?；覛渲傅氖牵菏褂没剂现迫錃猓︶尫诺亩趸疾蛔鋈魏翁幚?；藍(lán)氫指的是：將天然氣重整，并在生產(chǎn)過程中利用碳捕捉、利用、儲存等先進(jìn)技術(shù)，減少溫室氣體的排放；綠氫指的是：通過使用可再生能源（如太陽能、風(fēng)能、核能等）制備的氫氣，在綠氫的生產(chǎn)過程中，是完全沒有碳排放的。工業(yè)電解水