唐山PEM电解水制氢技术

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。取决于功率的大小，一个PEM电解槽包含数十甚至上百个电解池。唐山PEM电解水制氢技术

阴离子交换膜电解水技术(AEM)AEM是较为新兴的电解水制氢技术，尚处于研发阶段。备受关注的原因是其采用阴离子交换膜作为电解质，将ALK的低成本和PEM简单、高效的优点相融合。现阶段的研究重点阴离子交换膜材料开发和机理研究，主要以国外大学，国家实验室等科研机构主导（如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等）。其与PEM的根本区别在于将膜的交换离子由质子换为氢氧根离子。氢氧根离子的相对分子质量是质子的17倍，这使得其迁移速度比质子慢得多。AEM的优势是不存在金属阳离子，不会产生碳酸盐沉淀堵塞制氢系统。AEM中使用的电极和催化剂是镍、钴、铁等非贵金属材料，且产氢的纯度高、气密性好、系统响应快速，与目前可再生能源发电的特性十分匹配。但AEM膜的机械稳定性不高，AEM中电极结构和催化剂动力学需要优化。AEM电解水技术处于千瓦级的发展阶段，在全球范围内，一些研究组织/机构正在积***力于AEM水电解槽的开发，为了扩大这项技术的商业应用，仍然需要一些创新与改进。鄂尔多斯制氢设备的厂家排名国内生产的PEM电解槽单槽制氢规模大约在200 Nm3/h，国外生产的PEM电解槽单槽制氢规模可以达到500Nm3/h。

电解的本质：电能推动电解质溶液中的水分子在电极上发生电化学反应，生成氢气与氧气。理论电量：根据法拉第定律，电极反应产物的质量与通入的电量成正比，制取1Nm3氢气和0.5Nm3氧气需要的电量为2390Ah，即1mol氢和0.5mol氧的理论电量为53.6Ah。电压要求：要进行电解，必须在一对电极上加上一定的直流电压，使电流流过电解槽。U=E+IR+ηH+ηO（操作电压=水的理论分解电压+电解电流x电解总电阻+氢超电压+氧超电压）。总电阻电压IR（欧姆损失）由V液、V隔、V极、V接共同组成，当电解材料良好时，操作正常时，后3项影响很小，所以，操作电压主要包括理论分解电压、超电压和电解液电压损失。极间电压或小室电压，一般为1.8~2.5V。

从常远的角度来看，通过电解水制取的绿色氢气是未来发展的主旋律，光伏产生的富余绿色电力用来电解水，制备成氢气，并存储起来。这种模式是目前人类为理想的绿色能源组合方式。我国发展光伏和氢能源，可以有效降低温室气体的排放，是碳中和和碳达峰的宏伟目标的重要举措。同时，由于氢能源的存储和运输可以跨越时间和地点，当未来十几年后，我国的能源安全就能得到更好的保障。电解水制取氢气的过程中没有温室气体的排放，属于绿氢，是比较符合人类环保要求的一种氢气制取方式。电解水制氢主要有四种技术路线：碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、固体氧化物电解水制氢（SOEC）、阴离子交换膜电解水制氢（AEM）。传统的碱性电解槽制氢，主要是以氢氧化钾为电解质。

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。PEM电解水制氢是制取绿氢的主要技术路线之一，与可再生能源适配度高，是极具潜力的制氢技术。河南本地电解水制氢技术

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。唐山PEM电解水制氢技术

制氢项目的成本问题始终是个绕不过的话题，电费成本占氢气成本的70-80%，电费成本高限制了各类制氢项目的进展，即便搭配可再生能源电力，也会因为其间歇性的特点配套相关的储能，增加成本。不管是氢制氨/甲醇/其他，还是可再生能源制氢用于各类应用场景，项目目前还没有特别好的投资回报率，目前大多数的项目都是绑定着风光资源在进行项目的运作，而电网的接入及电网的承载能力又是一大挑战。但在这个过程中，由于竞争无比激烈、投入产出比太差的阴影始终笼罩在制氢设备厂家的头顶，部分企业不再投入资金，部分企业直接退出生产制造，部分企业直接放弃了氢能的征程。唐山PEM电解水制氢技术