【资料图】

PEM膜电极PEM电池

PEM膜电极PEM电池

PEM膜电极PEM电池

电解水制氢

电解水制氢技术主要有碱性水电解槽（ALK）、质子交换膜水电解槽（PEM）和固体氧化物水电解槽（SOEC）。目前为止，工业上大规模的电解水制氢基本上都是采用碱性水电解槽制氢技术，但其电能消耗较大，制氢成本高。

质子交换膜水电解槽（PEM）：不需要液态电解液，这很大程度上简化了设计过程。电解液为酸性聚合膜。该技术的主要缺点是隔膜使用期有限。与碱性电解法不同的是，薄膜电解是由于没有电解液（由于更高的密度和更高的运行压力，需要更严谨的设计），安全性更强。由于相对成本高、容量小、效率低和使用期短，薄膜电解法目前不像碱性电解法一样成熟可用，还需要进一步改进原料和电池堆设计来改善性能。

固体氧化物水电解槽（SOEC）：高温电解法基于高温燃料电池技术，是固体氧化物燃料电池(SOFC)的逆向应用。一种典型的技术是固体氧化物电解池。固体电解质高温水蒸气电解槽的操作温度约1000℃，它由多孔的阳极、阴极、固体电解质和连接材料等组成。固体电解质通常由氧化钇掺杂的氧化锆陶瓷构成。1000℃的高温水蒸气通过阴极板上时被离解为氢气和氧离子，氧离子通过阴极板，固体电解质到达阳极，在阳极上失去电子生成氧气。

我国目前碱性水电解槽（ALK）制氢技术成熟，市场份额高，但在制氢效率等重要技术指标上仍与国外存在一定差距。质子交换膜水电解槽（PEM）技术刚刚起步，性能尤其是寿命尚缺乏市场验证，整体上落后于欧美。

另外，值得一提的是，近年来以中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队为主导的“液态阳光”能源转化利用新机制已经逐渐从基础研究走向初步工业化规模生产。“液态阳光”是利用太阳能等可再生能源产生的电力电解水生产“绿色”氢能，并利用产生的氢气进行二氧化碳加氢来生产“绿色”甲醇等液体燃料。目前，全球首个规模化（千吨级）合成绿色甲醇示范装置已经在甘肃省兰州新区的绿色化工园区先行先试，提供了一条从可再生能源到绿色液体燃料甲醇生产的全新途径。