电解水制氢
电解水制氢，就是用电把水拆成氢气和氧气，全程零碳排放、氢纯度高，是生产“绿氢”的核心技术，适合配套风电/光伏。
一、基本原理
• 总反应：2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑（直流电驱动）
• 阴极（产氢）：2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
• 阳极（产氧）：2OH⁻ → ½O₂ + H₂O + 2e⁻
• 能耗：约4.5–5.5 kWh/Nm³ H₂；氢纯度99.7%–99.99%
二、主流技术路线（四种）
1. 碱性电解（ALK，最成熟主流）
• 电解质：20%–30% KOH/NaOH溶液；温度60–80℃
• 特点：成本低、寿命长（8–10万小时）、单槽产氢大（≥2000 Nm³/h）；但电流密度低、碱液有腐蚀、启停慢（冷启动约1小时）
2. 质子交换膜电解（PEM，高功率/快响应）
• 电解质：质子交换膜（固态）；纯水；温度70–90℃
• 特点：无腐蚀、电流密度高、产气压力高（可达30 bar）、启停快（秒级）、体积小；但需贵金属催化剂（Ir/Pt），成本高
3. 阴离子交换膜电解（AEM，下一代低成本）
• 电解质：阴离子交换膜；稀碱/纯水；温度50–80℃
• 特点：非贵金属催化、低碱/无碱、兼顾PEM与ALK优点；目前中试→早期商业化，寿命与稳定性待验证
4. 固体氧化物电解（SOEC，高温高效）
• 电解质：固体陶瓷（YSZ）；温度600–1000℃，电解蒸汽
• 特点：效率最高（可达90%+）、余热可用；但高温材料难、启停慢、成本极高，实验室/示范阶段
三、系统组成（以ALK为例）
• 电解槽：核心，多对电极+隔膜，产氢氧
• 整流柜：交流电→直流电
• 碱液循环：过滤、换热、补碱
• 气液分离：氢/氧与碱液分离
• 纯化干燥：氢纯度提升至99.97%+
• 储氢/压缩：缓冲罐、压缩机、储氢罐
