氫氣，這一無(wú)碳綠色新能源，憑借其環(huán)保安全、高能量密度、高轉(zhuǎn)化效率、豐富儲(chǔ)量以及適用性等特點(diǎn)，在應(yīng)對(duì)環(huán)境危機(jī)和構(gòu)建清潔低碳能源體系中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著化石燃料資源的日漸枯竭和能源價(jià)格的持續(xù)攀升，尋找廉價(jià)且儲(chǔ)量豐富的替代能源制氫已成為當(dāng)務(wù)之急。展望未來(lái)，生物能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源制氫在21世紀(jì)將逐漸嶄露頭角，但就目前而言，從天然氣、甲醇、水等資源中制氫的技術(shù)仍相當(dāng)有競(jìng)爭(zhēng)力。值得注意的是，煤制氫因?qū)Νh(huán)境和大氣造成嚴(yán)重污染而不被本項(xiàng)目考慮，因此不在討論之列。在選擇國(guó)內(nèi)制氫原料路線時(shí)，必須綜合考慮原料資源的可獲得性和成本因素。天然氣制氫工藝雖復(fù)雜但技術(shù)成熟，甲醇制氫流程簡(jiǎn)潔且設(shè)備常見(jiàn)，而水電解制氫則操作簡(jiǎn)便至可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守。在制氫純度方面，天然氣和甲醇制氫可達(dá)到999%，而水電解制氫在純度更高時(shí)可達(dá)9999%。同時(shí)，不同制氫方式對(duì)場(chǎng)地條件也有不同要求，例如天然氣制氫需考慮管道或槽車(chē)供應(yīng)的便捷性，甲醇制氫則原料充足、運(yùn)輸儲(chǔ)存方便，而水電解制氫的場(chǎng)地條件更為寬松。常用的電解水制氫技術(shù)包括堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水制氫及固體氧化物電解水制氫三大類(lèi)。烏海國(guó)內(nèi)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(guó)各領(lǐng)域企業(yè)、地方。其中，各國(guó)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(kāi)。如中國(guó)中石化新疆庫(kù)車(chē)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(guó)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(guó)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。赤峰國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備企業(yè)堿性電解水技術(shù)是電解水技術(shù)中發(fā)現(xiàn)得早的，也是目前電解水技術(shù)中成熟的。

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。

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(guò)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。氫氣是一種輕而高活性的氣體，具有很多科學(xué)用途。

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(wèn)題。通過(guò)采用微間隙或零間隙結(jié)構(gòu)可提升效率，未來(lái)應(yīng)開(kāi)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(wèn)題突出。研究聚焦于開(kāi)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(lái)需優(yōu)化非貴金屬催化劑，開(kāi)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(kāi)發(fā)新型材料和催化劑，解決高溫下的穩(wěn)定性問(wèn)題。氫能在非道路運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷推廣。赤峰國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備企業(yè)

綠氫將替代煤成為主要的原料來(lái)源。烏海國(guó)內(nèi)電解水制氫技術(shù)

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。烏海國(guó)內(nèi)電解水制氫技術(shù)