電解水的設(shè)備主要包括電解槽、電源和電極等組成。其中，電解槽是將水分解成氫氣和氧氣的主要裝置，一般采用的是聚合物電解槽或金屬電解槽。聚合物電解槽具有體積小、重量輕、耐腐蝕、絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是其耐高溫、高壓、高電流密度等方面的性能較差；金屬電解槽則具有耐高溫、高壓、高電流密度等優(yōu)點(diǎn)，但是其重量較大、成本較高、耐腐蝕性能較差。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況選擇合適的電解槽。電源是電解水過(guò)程中不可或缺的組成部分，它提供給電解槽所需的電能。在電源的選擇上，一般使用的是直流電源，因?yàn)殡娊馑枰氖侵绷麟娔?，而交流電源?huì)導(dǎo)致電解槽中的電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而影響電解效果。電極是電解水過(guò)程中起到催化作用的重要組成部分，它可以促進(jìn)水分子的電解反應(yīng)，從而提高電解速度和效率。電極的材料一般采用的是鉑、鈀、銥、銠等貴金屬或其合金，因?yàn)檫@些材料具有較好的電化學(xué)催化性能。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(mén)的潛力。阿拉善PEM電解水制氫設(shè)備廠家排名

雖然堿性水電解工業(yè)化比較成熟，但其缺點(diǎn)也很明顯，首先，效率低，即使有隔膜的存在，陽(yáng)極生成的氧氣也會(huì)擴(kuò)散到陰極，擴(kuò)散到陰極的氧氣又被還原成水，使得電解效率變低，而且穿越到陰極的氧氣會(huì)帶來(lái)很?chē)?yán)重的安全隱患。其次，電解器能承受的電流密度有限，因?yàn)橐后w電解質(zhì)和隔膜存在，使得電解器難以在高電流密度的條件下運(yùn)行。再次，由于采用液體電解質(zhì)，高壓條件下運(yùn)行也難以實(shí)現(xiàn)，不利于運(yùn)行管理。雖然堿性電解水技術(shù)有明顯的不足，但是其應(yīng)用成本低，仍是工業(yè)應(yīng)用中的重點(diǎn)。目前越來(lái)越多的精力去研究開(kāi)發(fā)堿性條件下的固體電解質(zhì)聚合物薄膜代替溶液電解質(zhì)和隔膜，實(shí)現(xiàn)堿性離子隔膜水電解（AEMWE，anion exchange membrane water electrocatalysis），能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)堿性水電解的不足。錫林郭勒專業(yè)電解水制氫設(shè)備廠家綠氫產(chǎn)業(yè)將在資源稟賦相對(duì)較好、應(yīng)用場(chǎng)景比較豐富的區(qū)域率先發(fā)展。

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(chǎng)和氫氧側(cè)濃度差的作用下穿過(guò)隔膜到達(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)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(méi)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(kāi)。由于隔膜的阻礙，氫氣和氧氣不會(huì)通過(guò)隔膜混合在一起，但是電解液卻可以通過(guò)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(guò)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。

電解水制氫：電解水制氫中，電耗和折舊構(gòu)成其主要成本。估算基準(zhǔn)情形下堿性和PEM電解水制氫單位成本分別為21.85和25.29元/kg，電耗成本分別占總成本的86%和70%。從產(chǎn)能布局來(lái)看，中國(guó)和歐洲企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模，主要參與者積極擴(kuò)產(chǎn)。從出貨規(guī)模來(lái)看，考克利爾競(jìng)立、派瑞氫能和隆基氫能居國(guó)內(nèi)企業(yè)梯隊(duì)。GGII統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)電解水制氫設(shè)備出貨量722MW（含出口同比增長(zhǎng)106%。考克利爾競(jìng)立出貨230MW，排名維持。目前全球氫氣生產(chǎn)以化石燃料制氫為主，清潔制氫存在替代空間。未來(lái)清潔制氫方案將成為主要增量，電解水制氫產(chǎn)量將從2021年的不到4萬(wàn)噸大幅增長(zhǎng)至6170萬(wàn)噸；耦合CCUS的化石燃料制氫產(chǎn)量將從2021年的60萬(wàn)噸增長(zhǎng)至3300萬(wàn)噸，清潔制氫方案將成為主流。中國(guó)已有超過(guò)百個(gè)在建和規(guī)劃中的電解水制氫項(xiàng)目，涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個(gè)領(lǐng)域。

在電解水制氫時(shí)，水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在陰極產(chǎn)生氫氣，在陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣。純水作為電解質(zhì)時(shí)，為弱電解質(zhì)，電離程度低，且導(dǎo)電能力較差，因此往往會(huì)在水溶液中加入容易電離的電解質(zhì)用于增加電解液的導(dǎo)電性。堿性電解質(zhì)制氫的效果較好，不會(huì)腐蝕電極和電解池中的設(shè)備，通常采用濃度為20%～30%的KOH或者NaOH溶液作為電解質(zhì)，并且通常用鍍鎳鋼板或者鎳銅鐵作為陽(yáng)極催化劑，鍍有鎳或者鎳鈷合金的鋼材則作為陰極催化劑，運(yùn)行時(shí)，施加的電壓一般在1.9 V到2.6 V之間。固體氧化物電解水制氫設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高溫、高效率的制氫過(guò)程，并且具有較高的穩(wěn)定性，但是設(shè)備成本較高。衡水小型電解水制氫技術(shù)

常見(jiàn)的電解水制氫設(shè)備包括堿性電解水制氫設(shè)備、酸性電解水制氫設(shè)備和固體氧化物電解水制氫設(shè)備。阿拉善PEM電解水制氫設(shè)備廠家排名

水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過(guò)程，可以用下面的化學(xué)方程式表示：2H 2O ----->2H2 + O2水電解制氫需要一個(gè)電解槽，其中有兩個(gè)電極（陽(yáng)極和陰極），分別連接到電源的正負(fù)極。水在電解槽中充當(dāng)電解質(zhì)，可以傳導(dǎo)電流。當(dāng)通電時(shí)，水在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧氣和正電荷的氫離子（H +）。而在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子與負(fù)電荷的電子（e -）結(jié)合生成氫氣。具體的反應(yīng)如下：陽(yáng)極反應(yīng)：2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -陰極反應(yīng)：4H + + 4e - 2H 2水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實(shí)際消耗的電能。理想情況下，水電解制氫只需要1.23 V的電壓，這是水分解為氫氣和氧氣所需的**小熱力學(xué)勢(shì)差。但實(shí)際上，由于電極材料、電解質(zhì)、溫度、壓力、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等因素的影響，水電解制氫需要更高的電壓才能進(jìn)行，一般在1.8~2.4 V之間。因此，水電解制氫的效率一般在50~80%之間。阿拉善PEM電解水制氫設(shè)備廠家排名