水电解制氢技术 动力机械及工程 水电解制氢 氢气作为环境友好的能量载体，清洁、无污染、可再生 目前工业化制氢方法有许多种，包括天然气蒸汽重整制氢、甲醇重整制氢、水煤气制氢和技术最为成熟的水电解制氢。 水电解制氢的原料水则取之不尽、用之不竭，作为能源使用后反应产物又是可重复利用的水，是最有发展前途的制氢方法。 直接利用火力发电资源作为水电解制氢的电能供给，在目前的制氢方法中水电解制氢能耗是最高的，但如果采用风能、太阳能、水力能所产生的电能来电解水，那水电解制氢无疑是社会性、经济性最好的。 水电解制氢 水电解制氢的优点是不使用化石燃料、产品纯度高、操作灵活、生产能力可调性大。 电解水的现象最早是在1789年被观测到，1800 年Nicholson和Carlisle发展了这项技术，到1902年就已经有400多个工业电解槽。 1948年Zdansky和Lonza建造了第一台增压式水电解槽。 对氢能源研究日益深入广泛的开展，电解水技术也得到了迅猛的发展。 水电解制氢 水电解制氢装置 碱性水电解 固体聚合物水电解 固体氧化物水电解 碱性水电解技术最古老、成熟，简单易操作，在目前普遍的使用。 SPE水电解技术以其电流密度高、无腐蚀性电解液、安全、稳定性很高及控制简单等优点。 固体氧化物电解槽从1972年开始发展起来目前还处于早期发展阶段。 碱性水电解 电解水反应在电解槽中进行，电解槽内充满电解质，用隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室，各室内分别置有电极。 用加入电解质的水溶液作为电解液。当在一定电压下电流从电极间通过时，则在阴极上产生氢气，在阳极上产生氧气，进而达到水的电解。 电极选择材料 铂系金属是作为电解水电极的最理想金属，但在实际中为降低设备和生产所带来的成本，常采用制备简单、成本低同时又拥有非常良好的 电化学性能和较好的耐蚀性的镍合金电极。 碱性水电解 电解槽是总系统的核心，结构分单极及双极两种。 单极式电解槽中电极是并联的 双极式电解槽中则是串联的 单极式电解槽示意图 双极式电解槽示意图 碱性水电解 双极式的电解槽结构紧密相连，减小了因电解液的电阻而引起的损失，来提升了电解槽的效率。 现在工业用电解槽多为双极式电解槽。为了进一步提升电解槽转换效率，需要尽可能地减小提供给电解槽的电压，增大通过电解槽的电流。 减小电压能够最终靠开发新的电极材料、隔膜材料及新的电解槽结构来实现。 碱性水电解 碱性水电解制氢流程 碱性水电解制氢装置 固体聚合物水电解 固体聚合物电解质，简称SPE SPE是美国通用电气公司于20世纪50年代后期开始发展起来的。 70年代初，开始将SPE应用于电解水制氢（氧）方面。 90年代以后，随着各国对氢能的重视，这项技术获得逐步发展。 固体聚合物水电解 SPE电解槽反应示意图 SPE电解槽结构示意图 工作原理 SPE水电解技术用

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