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质子交流膜水解制氢与碱性槽水解制氢机优劣性较量

宣布时间：

2021-10-28

【提要形貌】电解槽制氢优弱点较量

凭证电解质性子的差别 ，，电解水制氢手艺主要分为四种：

1.AWE：碱性水电解水制氢

 

AWE电解水制氢原理示意图

2.AEM：阴离子交流膜电解水制氢

 

3.PEM：质子交流膜电解

4.SOE：高温固体氧化物电解水制氢


        由于AEM和SOE现在仅在实验室阶段 ，，没有商业树模应用 ，，我们今天仅简朴讨论一些AWE和PEM方式现状制氢的优劣。。 。。近段时间 ，，海内市场上pem制氢机的生长势头渐强 ，，许多商家大力宣传PEM制氢机 ，，使许多用户误以为PEM水电解手艺已经完全成熟 ，，鉴于此种情形 ，，我们简朴针对现状举行一下厘清 ，，以免用户在选择制氢机的时间爆发盲目性。。 。。下面 ，，我们从五个方面临碱液水解制氢和质子交流膜纯水制氢举行剖析和比照。。 。。

一.碱液制氢机售价自制（现状概约单价200~300万/MW） ，，pem制氢机售价约1000万/MW(入口装备从已知条约来看更多 ，，每MW高达1500万以上）。。 。。以是现状PEM类制氢装备本钱险些是AWE的四倍以上 ，，甚至更多。。 。。
        碱液电解手艺生长到现阶段已经很是成熟 ，，早期碱液电解槽普遍使用了石棉膜作为隔膜 ，，随着石棉的致癌性被发明西欧等先进国家先后弃用了石棉膜 ，，最先使用更为环保的离子膜或者无机有机复合膜 ，，并且电流密度增大 ，，效率更高。。 。。碱液电解槽的槽体结构简朴 ，，操作利便 ，，生产使用的原质料也没有垄断性的问题 ，，且自制易得 ，，因此整体的造价相对自制 ，，价钱较量容易被制氢机用户接受。。 。。

        质子交流膜（PEM）电解水手艺的焦点是质子交流膜 ，，质子交流膜应具备优异的化学、热力学稳固性和优异的质子传导性 ，，同时 ，，膜外貌与催化剂的适配性要好 ，，便于有用阻止气体的扩散 ，，阻隔氢气和氧气混淆接触。。 。。现在 ，，使用最为普遍的是XX公司的nafion膜 ，，nafion膜具有许多优点 ，，可是价钱腾贵 ，，增添了pem水电解手艺的本钱。。 。。在pem电极结构中 ，，受限于电解液的酸性 ，，要求电极质料必需有耐蚀性和稳固性 ，，现状作为催化剂的金属险些完全限制在贵金属及其合金上 ，，现在普遍使用的析氢催化剂为铂系金属及其合金。。 。。只管近年来研究者使用涂覆法在多孔电极上涂覆铂金属催化剂薄层以提高催化剂活性外貌积并降低铂金属使用量 ，，已经大大降低了本钱 ，，但受限于PEM膜与铂金属催化剂的腾贵 ，，质子交流膜氢气制氢机造价仍然远远高于碱性槽水解制氢机。。 。。现在 ，，在产宇量一律的基础上 ，，一台质子交流膜氢气爆发器的售价约为碱性槽制氢机的四倍甚至更多。。 。。

二.碱型槽制氢机（AWE）手艺成熟 ，，质子交流膜膜（PEM）水解制氢仍在小功率树模验证试用阶段。。 。。
        碱性槽制氢机的手艺已经很是成熟 ，，这是现在水电解制氢行业公认的事实 ，，并且数十年来 ，，碱液氢气爆发器在各行各业都有着很是多的应用实例 ，，一连稳固运行、维护、寿命等工程现实需要层面都有大宗的现实案例可供参考。。 。。PEM氢气爆发器则是近几年来人们在一直降低制造本钱的情形下终于有了细小的商业应用实例 ，，但仍然由于制造质料的腾贵与手艺上的限制 ，，使其始终没有获得普遍应用。。 。。现在商业出售的pem水电解制氢机产宇量约莫在1-10m3/h（接纳多台并联的方式） ，，压力为0-3mpa ，，单台电解槽一般为2Nm3/h ，，不管是从产宇量照旧氢气运送压力上来说 ，，PEM制氢机都不可比肩碱性槽制氢机。。 。。更大规模的（MW级）商用PEM水电解制氢机现在只有少数几个研究单位和一些公司相助有在树模应用。。 。。
        在现实应用方面只有加拿大氢XX公司在德国XX公司项目及丹麦的XX项目 ，，单台PEM电解槽可达200Nm3/h（即对应1MW的功率） ，，这几家公司现在的现实使用状态各人可以去关注。。 。。海内现在也有两个MW级的PEM电解水制氢项目在今年内投入试运行 ，，各人可以去关注其现状以及后期的一连运行和后期维护状态 ，，这些信息相对都是透明可获得的。。 。。

三.碱液制氢机电解槽使用寿命8-15年 ，，pem制氢机2年以上。。 。。
        由于质子交流膜（PEM）水解制氢机在手艺和制造工艺上的不可熟、现实工程履历的欠缺、另运行时电流波动较大 ，，在电解槽中举行的电化学反映历程中会爆发更多的杂质 ，，杂质的保存使贵金属催化剂活性降低 ，，降低了电解效率的同时缩短了电解槽的寿命。。 。。现在阶段PEM电解槽的寿命一般为2年以上（甚至还未获得现实工程案例的验证） ，，而手艺相对成熟的碱液电解槽的寿命为8-15年 ，，甚至更久。。 。。

四.PEM对水质的要求更为苛刻
        PEM电解槽和碱液电解槽都需要对自来水举行去离子化净化后才华使用 ，，现在市场上的PEM制氢机对纯水的要求是电导率抵达1us/cm（对应电阻率1 mω.cm） ，，而碱液制氢机对纯水的要求是电导率一般抵达10us/cm（对应电阻率0.1 mω.cm）即可 ，，由此可见PEM水解制氢机对水质的要求要略为苛刻一些。。 。。

五.现在两种方式理论每标方氢气电耗基本一致 ，，现实状态处于4.5~6.5度/标方区间。。 。。但PEM由于电流密度较高 ，，故PEM类装备理论装备体积较碱性制氢机略有优势。。 。。
        两种装备的体积差别最大部分会是在电解槽部分 ，，以PEM电解水制氢2A/cm²、碱性槽电解水400mA/cm²来论 ，，看起来会有些差别。。 。。现在也有部分企业已经将碱性槽的电流密度提升到更高的水准 ，，现实上这个体积差别也在缩小。。 。。

结语：

        PEM电解水制氢装备要想在未来的制氢装备市场取得绝对优势 ，，必需要在本钱、寿命、大功率、现实工程履历累积几个层面去突破 ，，否则相当长的一段时间内仍会是碱性槽为王！

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