烟台电解水制氢技术

贵金属、贵金属合金及其氧化物仍然是性能比较好的催化剂。然而，贵金属催化剂的使用成本较高，开发高性能、低成本的催化剂非常重要。过渡金属催化剂和非金属催化剂具有制备成本低的优点，通过尺寸和形貌调控、导电载流子材料复合、原子掺杂、晶相调控、非晶态工程、界面工程等设计策略，可提高其催化活性。开发高效、低成本的催化剂是电解水制氢的关键步骤。贵金属催化剂由于其成本高、存储量低，难以支持大规模应用。过渡金属和非金属材料成本低，具有较大的丰度，是替代贵金属催化剂的理想材料。图7比较了不同类型的催化剂。与贵金属催化剂相比，过渡金属催化剂结构不稳定，催化机理复杂，非金属催化剂的活性有待提高。这三类电解水制氢催化剂都有待进一步研究。PEM电解水制氢的系统响应速度快，适应动态操作。烟台电解水制氢技术

我国的电解水制氢技术起源于苏联设备，对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主，该种设备技术流程简单，操作方便，各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液，电解质的质量浓度一般为 20%－30%以保证电解液具有较高的电导率，并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻，但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面，当前，工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积，使气体停滞时间缩短，从而提高电解槽内电解液的电导率，当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机，能够减少启动成本，近一些高压设备已经开始得到发展。保定专业电解水制氢设备价格电解水制氢作为目前制取绿氢主要的方式，市场规模正不断扩大。

目前，我国的PEM电解槽发展和国外水平仍然存在一定差距，国内生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模大约在260标方/小时，而国外生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模可以达到500标方/小时。PEM电解水制氢系统由PEM电解槽和辅助系统(BOP)组成。PEM电解槽由质子交换膜、催化剂、气体扩散层和双极板等零部件组装而成。电解槽的基本组成单位是电解池，一个PEM电解槽包含数十至上百个电解池。质子交换膜电解槽成本中45%是电解电堆、55%是系统辅机；其中电解电堆成本中53%是双极板；膜电极成本由金属Pt、金属Ir、全氯磺酸膜和制备成本四要素组成。由于PEM电解槽的质子交换膜需要150-200微米，在加工的过程中更容易发生肿胀和变形，膜的溶胀率更高，加工难度更大，主要依赖于国外产品。

利用丰富的海水代替淡水作为电解液有望解决淡水消耗的问题。由于海水的中性、缓冲能力弱和高氯离子浓度特点，直接分解未经处理的海水仍然是困难的。迫切需要新的科学技术发展来指导电解海水以实现可持续产氢。实现工业规模的制氢是终目标，因此，设计能达到高电流密度的高效、稳定的电解海水催化剂尤为重要。此外，海上风电、潮汐和光伏技术具有丰富的资源和广阔的前景优势，有望成为未来绿色能源的支柱。海上风电具有风速高、静默期短、节约土地资源等优点，但也存在着建设成本高、能源利用率低、交通困难等问题。沿海地区太阳能资源丰富，可以充分利用水的反射光，提高发电量。与地面光伏相比，可增加5%-10%，但也存在投资成本高、环境影响大等问题。因此，海水制氢、海上风电、海洋潮汐发电和海上光伏发电都需要以技术创新的突破为基础，并与未来能源发展的趋势相结合。PEM电解槽无需严格控制膜两侧压力，具有快速启动停止和快速功率调节响应的优势。

从目前国内外主流的碱性电解槽生产厂家对外公布的产品参数来分析，大部分设备制造商的制氢装备出口压力为 1.4MPa－1.6MPa 范围，其中部分厂家也逐步提高碱性电解槽装备出口制氢压力，比较高可达 3.2MPa。制氢装备出口压力呈现逐步提高的趋势，究其原因主要是氢气的下游应用厂家的接入压力较高。例如合成氨反应压力约为 13.5MPa－15MPa、甲醇反应器压力约为 4.5MPa－6MPa、加氢站输入压力为≥5MPa，氢气下游实际应用压力会有提高，而制氢装备出口压力至氢气场景接入之间就存在一个氢气压差，就需要配置氢气压缩机，氢气压缩机根据流量、压缩比、温度、类型等因素影响，就会投入不同的氢气压缩成本，提升氢气从制氢到用氢的单位氢气成本价格。由于PEM电解槽使用纯水作为电解原料，产生的氢气中不会带入碱雾，有利于提升氢气品质。日照国内电解水制氢设备厂家排名

PEM电解槽的单位成本仍然远高于碱性电解槽。烟台电解水制氢技术

目前中国的PEM电解槽发展和国外水平仍然存在一定差距。国内生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模大约在200Nm3/h，而国外生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模可以达到500Nm3/h。相比国外，国内利用可再生能源耦合PEM电解水制氢的项目也相对偏少。国内大多数工业级可再生能源电解水制氢应用项目仍然以碱性水电解为主。总之，PEM电解水制氢技术基本成熟，进入了商业化早期阶段。但PEM电解水制氢技术仍然存在成本高的问题，性能和耐久性也有待提升，未来需要聚焦质子交换膜、电催化剂、气体扩散层与双极板等关键技术，进一步降低成本，提升商业化程度。烟台电解水制氢技术