陰離子交換膜電解水技術(shù)(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術(shù)，尚處于研發(fā)階段。備受關(guān)注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質(zhì)，將ALK的低成本和PEM簡(jiǎn)單、高效的優(yōu)點(diǎn)相融合。現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)陰離子交換膜材料開(kāi)發(fā)和機(jī)理研究，主要以國(guó)外大學(xué)，國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)（如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等）。其與PEM的根本區(qū)別在于將膜的交換離子由質(zhì)子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對(duì)分子質(zhì)量是質(zhì)子的17倍，這使得其遷移速度比質(zhì)子慢得多。AEM的優(yōu)勢(shì)是不存在金屬陽(yáng)離子，不會(huì)產(chǎn)生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統(tǒng)。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料，且產(chǎn)氫的純度高、氣密性好、系統(tǒng)響應(yīng)快速，與目前可再生能源發(fā)電的特性十分匹配。但AEM膜的機(jī)械穩(wěn)定性不高，AEM中電極結(jié)構(gòu)和催化劑動(dòng)力學(xué)需要優(yōu)化。AEM電解水技術(shù)處于千瓦級(jí)的發(fā)展階段，在全球范圍內(nèi)，一些研究組織/機(jī)構(gòu)正在積***力于AEM水電解槽的開(kāi)發(fā)，為了擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用，仍然需要一些創(chuàng)新與改進(jìn)。氫能還可替代焦炭用于冶金工業(yè)，降低建筑采暖的碳排放。洛陽(yáng)PEM電解水

在直流電作用下，水分子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣和氫氧根離子（OH–），氫氧根離子在電場(chǎng)和氫氧側(cè)濃度差的作用下穿過(guò)隔膜到達(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)極一側(cè)發(fā)生析氧反應(yīng)，生成氧氣和水。電解槽裝配時(shí)浸沒(méi)在高濃度（20%~30%）的KOH 溶液中，此時(shí)離子電導(dǎo)率比較大，主要缺點(diǎn)是電解液具有腐蝕性，NaOH 和NaCl 溶液也可作電解液，但不常用。堿槽的電解池分成兩個(gè)電極，電極將氣密隔膜分開(kāi)。由于隔膜的阻礙，氫氣和氧氣不會(huì)通過(guò)隔膜混合在一起，但是電解液卻可以通過(guò)隔膜進(jìn)入另一側(cè)。制氫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，氫氣和堿液的混合液以及氧氣與堿液的混合液分別經(jīng)過(guò)氣水分離器，將氣體和溶液分離，堿液回流至電解槽，氫氣和氧氣分別進(jìn)入純化裝置提純后進(jìn)行收集。濟(jì)南小型電解水制氫技術(shù)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)。

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。

理論分解電壓：不計(jì)任何損耗，只考慮水的自由能變化(電功)，該電壓用于克服電解產(chǎn)生的可逆電動(dòng)勢(shì)電解水的理論分解電壓是1.23V。不過(guò)在實(shí)際操作中，由于電極極化、溶液電阻等因素，實(shí)際分解電壓往往大于理論分解電壓。實(shí)際分解電壓：一般在1.8-2.0V左右。超電壓：電流通過(guò)電極時(shí)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，使電極電位偏離平衡值，此偏離值即為超電壓。產(chǎn)生原因：(1)濃差極化:電極過(guò)程某些步驟遲緩，使電極表面附近的反應(yīng)物離子濃度低于電解液中的濃度，電極電位偏離平衡電位。高電流密度下容易出現(xiàn)，但實(shí)際電解溫度較高且循環(huán)，所以可忽略不計(jì)。(2)活化極化:參加電極反應(yīng)的某些粒子缺少活化能來(lái)完成電子轉(zhuǎn)移，使陽(yáng)極上氧化反應(yīng)難以釋放電子，陰極上還原反應(yīng)難以吸收電子，電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現(xiàn)。在電解水制氫的反應(yīng)過(guò)程中，需要輸入一定的能量，電解質(zhì)就必不可少了。

氫氣具有高能量密度、易于儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于燃料電池、航空航天、化工等領(lǐng)域。燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置，它具有零排放、高效率、低噪音等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、船舶、飛機(jī)等交通工具；航空航天領(lǐng)域中，氫氣被用作火箭燃料，因?yàn)樗娜紵a(chǎn)生的副產(chǎn)品是水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；化工領(lǐng)域中，氫氣被用作還原劑、氫化劑、氫氣焊等。氫氣是一種易燃易爆的氣體，因此在制造、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中需要注意安全。在制造氫氣的過(guò)程中，需要注意電解槽的設(shè)計(jì)、電流密度的控制、氣體的分離和純化等因素，以避免火災(zāi)和的發(fā)生；在儲(chǔ)存和使用氫氣的過(guò)程中，需要采取相應(yīng)的安全措施，如加壓儲(chǔ)存、防爆裝置、防靜電等，以確保人員和環(huán)境的安全。生物質(zhì)制氫技術(shù)主要包括熱化學(xué)法和生物法兩大類(lèi)。巴彥淖爾本地電解水制氫設(shè)備廠家

水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過(guò)程。洛陽(yáng)PEM電解水

該技術(shù)是指使用質(zhì)子（陽(yáng)離子）交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液)，并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過(guò)程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比，PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，并且，PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高，易于與可再生能源消納相結(jié)合，是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行，因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料，導(dǎo)致成本過(guò)高，使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。洛陽(yáng)PEM電解水