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  1、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

  2、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，操作 简单，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、性能 稳 定及控制 简单 等优 点。固体氧化物 电 解槽从1

  3、972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、成本低同时又具有 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 电解槽是整个 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

  4、 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 提高电解槽 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

  5、（氧）方面 。 90年代以后， 随着 各国对氢能的重视，这项技术获得进一步 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水电解技术用一种特殊的 阳离子交换膜，起 到隔离气体及离子传导 的作用。 去离子水被供到膜电极上。 在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子，电子通过外电路传递到阴极，氢离子以水合的形式通过 SPE膜到阴极。 在阴极，氢离子和电子重新结合成氢气，同时部分水也被带到阴极。固体聚合物水电解 SPE水电解制氢（氧）技术的核心是 SPE电解槽 ，它 由膜电极组件、双极板、密封垫片等组成 。 SPE水电解技术特点：（ 1）具有高的电流密度高、装置

  6、安全可靠、 维修 量小、常规使用的寿命长。（ 2）电解质为非透气性隔膜，能承受较大的 压差 ，从而简化了压差控制，启动和停机迅速。（ 3）去离子水既是反应剂又是冷却剂， 省去冷却系统，减少 了装置的体积和重量。固体氧化物水电解制氢（ SOEC） 它是 一种高效、低 污染的 能量转化装置，可以将电能和热能转化为 化学能。 中间是致密的电解质层，两边为 多孔氢电极 和 氧电极 。电解质的最大的作用是隔开氧气和氢气 ,并且传导 氧离子 或质子。 固体氧化物水电解制氢（ SOEC） 固体氧化物水电解制氢（ SOEC） 固体 氧化物电解池在高温条件下操作，有望 得到比 常规电解方法 更高的能源转化效率 ，而且产生的 污染 很小 ，但由于工作在高温下（ 1000 ），存在着 材料 和使用上的一些 问题。 SOEC的 能量 来源 可以是 核能、各种可再次生产的能源或其他高温 热源。 随着研究的进一步深入，固体 氧化物 电解槽技术将成为制氢的主要 技术。谢谢