堿性電解水制氫技術(shù)被認(rèn)為是成熟且成本效益比較高的電解水技術(shù)。一般采用 KOH 或 NaOH 作為電解液，濃度在 20%~30% 之間，隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理為在兩個(gè)電極之間施以直流電，并用隔膜將陰陽(yáng)兩極分離開來(lái)，在陰極水分子被還原，生成氫氣和氫氧根離子，生成的氫氧根離子穿過隔膜到達(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)極側(cè)失電子析氧，生成氧氣和水。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統(tǒng)。電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成。燃料電池汽車被視為整個(gè)綠氫行業(yè)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，但下一步的關(guān)鍵是成本下降，同時(shí)帶動(dòng)更大場(chǎng)景更大規(guī)模應(yīng)用。赤峰國(guó)內(nèi)電解水制氫技術(shù)

電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和輔助系統(tǒng)(BOP)。堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成，電解槽包括數(shù)十甚至上百個(gè)電解小室，由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形，每個(gè)電解小室以相鄰的2個(gè)極板為分界，包括正負(fù)雙極板、陽(yáng)極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個(gè)部分。堿性電解槽主要成本構(gòu)成為：電解電堆組件45%和系統(tǒng)輔機(jī)55%；電解槽成本中55%是膜片及膜組件。赤峰國(guó)內(nèi)電解水制氫技術(shù)電解水制氫技術(shù)主要分為堿性電解水制氫和質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫兩種。

2023年全球電解水制氫項(xiàng)目開始向大型化、萬(wàn)噸級(jí)發(fā)展。據(jù)能景研究統(tǒng)計(jì)，2023年1月至12月全球新增建成的電解水制氫項(xiàng)目中，千噸級(jí)以上氫氣產(chǎn)能的項(xiàng)目數(shù)量占比增大，由上一年度同期的約12%提升到了29%。其中，2023年全球至少3項(xiàng)達(dá)到了萬(wàn)噸級(jí)氫氣產(chǎn)能，其中規(guī)模比較大的是中國(guó)中石化新疆庫(kù)車綠氫項(xiàng)目，氫氣產(chǎn)能約2萬(wàn)噸/年，電解槽裝機(jī)260MW。另有1萬(wàn)噸/年氫氣產(chǎn)能項(xiàng)目2項(xiàng)，分別為中國(guó)的三峽集團(tuán)內(nèi)蒙古納日松光伏制氫項(xiàng)目，電解槽裝機(jī)70MW；巴西比較大氮肥企業(yè)Unigel位于卡馬薩里的一期綠氨項(xiàng)目（設(shè)計(jì)產(chǎn)能1萬(wàn)噸/年），電解槽裝機(jī)60MW。

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(zhǎng)，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。國(guó)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。

AEM電解池是組成AEM電解系統(tǒng)的基本單位，多個(gè)AEM電解池一起組成了AEM電解模塊。大量的AEM電解模塊和多個(gè)輔助系統(tǒng)一起構(gòu)成了AEM電解水系統(tǒng)。AEM電解模塊與PEM電解槽結(jié)構(gòu)類似，其輔助系統(tǒng)包括氧氣處理和干燥系統(tǒng)、水箱、水處理凈化系統(tǒng)和交流直流轉(zhuǎn)換器等設(shè)備。陰離子交換膜AEM電解池的關(guān)鍵組成部分為陰離子交換膜組，由有機(jī)陽(yáng)離子聚合物骨架和共價(jià)附著在骨架上的陽(yáng)離子組成。陰極材料、陽(yáng)極材料和陰離子交換膜是AEM電解池的，直接影響著AEM電解池的工作效率和設(shè)備壽命。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料，產(chǎn)生的氫氣中不會(huì)帶入堿霧，有利于提升氫氣品質(zhì)。日照PEM電解水制氫技術(shù)

它具備將大量可再生能源電力轉(zhuǎn)移到難以深度脫碳工業(yè)部門的潛力。赤峰國(guó)內(nèi)電解水制氫技術(shù)

堿性電解水技術(shù)比較大的缺點(diǎn)在于工作電流密度較低、電解槽效率不高、占地面積大。特別在冬季，設(shè)備需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱，啟動(dòng)時(shí)間大概需要2 h。不過堿性電解水電解槽、隔膜等設(shè)備、材料的加工、制備工藝在我國(guó)已經(jīng)基本成熟，產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)完善，是目前在我國(guó)**適合規(guī)模化的技術(shù)路線。通過調(diào)研了解，目前國(guó)內(nèi)比較大單槽制氫規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 3000 Nm3/h，電解槽直流電耗比較低可以達(dá)到4.2 kW·h/Nm3。其原理為在兩個(gè)電極之間施以直流電，并用隔膜將陰陽(yáng)兩極分離開來(lái)，在陰極水分子被還原，生成氫氣和氫氧根離子，生成的氫氧根離子穿過隔膜到達(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)極側(cè)失電子析氧，生成氧氣和水。赤峰國(guó)內(nèi)電解水制氫技術(shù)