主流電解水制氫技術(shù)堿性電解水制氫：技術(shù)成熟，已商業(yè)化，但存在電流密度低、氣體交叉混合等問題。通過采用微間隙或零間隙結(jié)構(gòu)可提升效率，未來應(yīng)開發(fā)低成本非貴金屬催化劑。質(zhì)子交換膜電解水制氫：具有高電流密度、高氣體純度等優(yōu)點(diǎn)，但成本高、材料腐蝕問題突出。研究聚焦于開發(fā)非貴金屬催化劑，降低成本并提高材料耐腐蝕性。陰離子交換膜電解水制氫：成本效益高，但處于起步階段，膜材料性能和設(shè)備應(yīng)用有待探索。未來需優(yōu)化非貴金屬催化劑，開發(fā)新型納米結(jié)構(gòu)材料。固體氧化物電解水制氫：高溫下效率高，但穩(wěn)定性和耐久性不足。研究重點(diǎn)是開發(fā)新型材料和催化劑，解決高溫下的穩(wěn)定性問題。其優(yōu)點(diǎn)是簡單易用，可以用于小型化應(yīng)用，并且獲取的氫氣純度高，可以達(dá)到99.999%以上。阿拉善本地電解水制氫技術(shù)

在直流電作用下，水分子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣和氫氧根離子（OH–），氫氧根離子在電場和氫氧側(cè)濃度差的作用下穿過隔膜到達(dá)陽極，在陽極一側(cè)發(fā)生析氧反應(yīng)，生成氧氣和水。電解槽裝配時(shí)浸沒在高濃度（20%~30%）的KOH 溶液中，此時(shí)離子電導(dǎo)率比較大，主要缺點(diǎn)是電解液具有腐蝕性，NaOH 和NaCl 溶液也可作電解液，但不常用。堿槽的電解池分成兩個(gè)電極，電極將氣密隔膜分開。由于隔膜的阻礙，氫氣和氧氣不會(huì)通過隔膜混合在一起，但是電解液卻可以通過隔膜進(jìn)入另一側(cè)。制氫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，氫氣和堿液的混合液以及氧氣與堿液的混合液分別經(jīng)過氣水分離器，將氣體和溶液分離，堿液回流至電解槽，氫氣和氧氣分別進(jìn)入純化裝置提純后進(jìn)行收集。山東附近電解水制氫設(shè)備銷售國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)級(jí)可再生能源電解水制氫應(yīng)用項(xiàng)目仍然以堿性水電解為主。

陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子（陽離子）交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液)，并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比，PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，并且，PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高，易于與可再生能源消納相結(jié)合，是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行，因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料，導(dǎo)致成本過高，使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。

2023年全球電解水制氫項(xiàng)目建設(shè)的主要推動(dòng)者為各國各領(lǐng)域企業(yè)、地方。其中，各國能源、化工及交通領(lǐng)域的企業(yè)是直接推動(dòng)方，主要基于自身傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的綠色轉(zhuǎn)型展開。如中國中石化新疆庫車綠氫項(xiàng)目，制取綠氫用于中石化旗下的塔河煉化替代傳統(tǒng)天然氣制氫；國際航運(yùn)馬士基推動(dòng)的丹麥Aabenraa港口綠氫制甲醇項(xiàng)目，為馬士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料。其次，各國的財(cái)政支持也是電解水制氫項(xiàng)目推進(jìn)的重要因素，典型的如瑞典鋼鐵企業(yè)Ovako建成的綠氫替代傳統(tǒng)燃料冶金項(xiàng)目，綠氫產(chǎn)能約3千噸/年，其中瑞典能源署提供了30%以上的建設(shè)資金。該設(shè)備通過特定的膜過濾技術(shù)，將氫氣從混合氣體中分離出來。

電解的本質(zhì)：電能推動(dòng)電解質(zhì)溶液中的水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣與氧氣。理論電量：根據(jù)法拉第定律，電極反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量與通入的電量成正比，制取1Nm3氫氣和0.5Nm3氧氣需要的電量為2390Ah，即1mol氫和0.5mol氧的理論電量為53.6Ah。電壓要求：要進(jìn)行電解，必須在一對(duì)電極上加上一定的直流電壓，使電流流過電解槽。U=E+IR+ηH+ηO（操作電壓=水的理論分解電壓+電解電流x電解總電阻+氫超電壓+氧超電壓）?？傠娮桦妷篒R（歐姆損失）由V液、V隔、V極、V接共同組成，當(dāng)電解材料良好時(shí)，操作正常時(shí)，后3項(xiàng)影響很小，所以，操作電壓主要包括理論分解電壓、超電壓和電解液電壓損失。極間電壓或小室電壓，一般為1.8~2.5V。PEM電解槽的產(chǎn)氫純度通常在99.99%左右。唐山專業(yè)電解水制氫設(shè)備產(chǎn)量

傳統(tǒng)的堿性電解槽制氫，主要是以氫氧化鉀為電解質(zhì)。阿拉善本地電解水制氫技術(shù)

電解液的電阻受多種因素的影響。首先是電解液的種類和濃度。例如，在堿性電解液中，氫氧化鉀（KOH）濃度的變化會(huì)改變電解液的導(dǎo)電性。一般而言，濃度越高，離子數(shù)量越多，導(dǎo)電性越好，電阻越小，電壓損耗也會(huì)相應(yīng)降低。但是過高的濃度可能會(huì)導(dǎo)致其他問題，如腐蝕電極等。其次是溫度。溫度升高，電解液中離子的運(yùn)動(dòng)速度加快，離子遷移率增加，使得電解液的電阻減小。例如，當(dāng)溫度從20℃升高到80℃時(shí)，氫氧化鉀電解液的電阻會(huì)降低，從而減少電壓損耗。另外，電解池的幾何結(jié)構(gòu)也會(huì)影響電壓損耗。電極間距越大，離子傳輸?shù)木嚯x越長，電解液的電阻就越大，電壓損耗也就越大。同時(shí)，電解池的形狀、電極的大小和排列方式等也會(huì)對(duì)電解液的電阻產(chǎn)生一定的影響。阿拉善本地電解水制氫技術(shù)