制氢电解槽指南

作为未来的能源载体，氢气在对抗全球变暖方面发挥着重要作用。为了获得可靠的气体供应，您需要正确的制氢技术。首要技术是“电解槽”，这是一种将水分解成氢气和氧气的设备。 

然后，您可以在高压下将氢气存储到压力容器中。根据需要，使用一个被称为燃料电池的设备即可生产清洁能源。

问题是氢气是已知的最小分子，这意味着它会占用太多的存储空间，这就是为什么必须先压缩它。 

“绿色制氢”是指通过分解水分子形成氢气和纯氧。这需要用到电解槽，无论在资本方面还是运营开支方面，电解槽通常都是此类装置中较为昂贵的组成部分。它占到这类制氢技术总成本的 70% 左右。 

但是，电解槽并非千篇一律。事实上，有四种主要的电解槽技术。如果您想自己制氢，必须先确定哪种类型的电解槽解决方案适合您的运营。 

这取决于您的应用，从氢气中获得的能量应用广泛 – 从氢动力公交车到发电厂，都有它的身影。 
 

让我们来看看四种不同类型的电解槽及其区别： 

• 碱性电解槽：这是非常古老的工业电解槽，已经存在了很多年。在这些电解槽中，氢氧根离子通过电解质（碱性溶液）从阴极输送到阳极，从而产生氢气。 
• 聚合物电解质膜 (PEM)：这些电解槽使用固体聚合物电解质将质子从阳极传导到阴极。与此同时，电极采用电气绝缘构造。 
• 固体氧化物电解槽：这些电解槽使用固体陶瓷材料作为电解质，以不同的方式产生氢气。在高温下，电解质会传导带负电荷的氧离子。 
• 阴离子交换膜 (AEM)：这是一种新兴技术，其原理与碱性电解相似。但是，与 PEM 电解不同，它不需要使用昂贵的贵金属。 

每种电解槽系统都有自己的优缺点。
 

• 碱性电解：此类电解槽不需要稀有金属。它比 PEM 便宜得多。另一方面，它对波动的需求反应迟缓，启动大约需要 20 分钟。 
• PEM：已成为一项广受欢迎的技术。它比碱性电解槽成本更高，部分原因是需要使用稀有金属。但是，它可以快速响应波动的需求并立即启动。 
• 固体氧化物：这种技术非常高效，即将实现工业化，但目前也非常昂贵。因此，一旦该技术得到推广，其成本将随着时间的推移而降低。  
• AEM：这种技术是碱性和 PEM 的结合，尚未实现工业化。它非常灵活，不需要使用稀有金属。一旦该技术得到进一步发展，有可能成为 PEM 的可持续替代品。

每种制氢技术都有自己的理想工况点，这决定着它所适合的应用场景（下图假设排气压力为 5-100 bar）。 
 

• 碱性电解：在这种技术中，输送压力相对较低，范围为 0 至 16 bar，少数情况下压力会略高于此值。这种成熟的技术非常适合 10-20 MW 的应用场合。 
• PEM：此技术的入口输送压力通常为 30 bar，但也可以升高 10 bar 或降低 10 bar。它响应迅速，因此是小型工厂的理想选择。虽然成本较高，但也拥有更广泛的应用 (10-40 MW)。 
• 固体氧化物：此技术需要蒸汽，这意味着对于那些产生工艺蒸汽的运营而言，它是理想的选择。入口输送压力约等于大气压力。这项技术仍然相当新颖，可满足 5-20 MW 的应用需求。  
• AEM：在应用方面与 PEM 类似。入口输送压力通常为 30 bar，但可能降低 10 bar 或提高 10 bar。该技术仍在完善之中，非常适合 10-40 MW 的应用领域。 

为了搭配任何类型的电解槽技术，阿特拉斯·科普柯内部开发了多种技术，其中还包括混合解决方案，可与不同类型的电解槽和应用配合使用。 

如果这种灵活搭配对您有益，或者如果您不确定哪种技术适合您，那么请立即联系我们的制氢专家。他们将与您一起寻找合适的解决方案。