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

