太陽能作為豐富、純凈的可再生能源，能推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。光伏發(fā)電有助于能源安全，減少化石燃料的消耗和排放，并滿足日益增長的電力需求。然而，光伏發(fā)電的發(fā)展也受到許多因素的影響。首先，光伏材料的成本相對較高，特別是太陽能電池板的生產(chǎn)成本較高。其次，廢舊太陽能電池板由于其環(huán)境影響和能源損失而被認(rèn)為是危險(xiǎn)廢物。因此，需要降低光伏材料的生產(chǎn)成本，提高太陽能電池的耐久性，并開發(fā)回收方案，解決有毒廢物的問題，促進(jìn)更的光伏應(yīng)用。此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性受氣候條件和地理位置的影響很大。在一些地區(qū)，冬季的天氣條件可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降，從而影響發(fā)電效率。由于光伏系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，可以使用混合風(fēng)能太陽能發(fā)電系統(tǒng)。因此，需要開發(fā)出更多的混合可再生能源系統(tǒng)，如太陽能、風(fēng)能和潮汐能的結(jié)合。固體氧化物電解水制氫設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高溫、高效率的制氫過程，并且具有較高的穩(wěn)定性，但是設(shè)備成本較高。濟(jì)南國內(nèi)電解水制氫設(shè)備企業(yè)

陽離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)是指使用質(zhì)子（陽離子）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)致成本過高，使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。阿拉善小型電解水制氫設(shè)備價(jià)格取決于功率的大小，一個(gè)PEM電解槽包含數(shù)十甚至上百個(gè)電解池。

貴金屬、貴金屬合金及其氧化物仍然是性能比較好的催化劑。然而，貴金屬催化劑的使用成本較高，開發(fā)高性能、低成本的催化劑非常重要。過渡金屬催化劑和非金屬催化劑具有制備成本低的優(yōu)點(diǎn)，通過尺寸和形貌調(diào)控、導(dǎo)電載流子材料復(fù)合、原子摻雜、晶相調(diào)控、非晶態(tài)工程、界面工程等設(shè)計(jì)策略，可提高其催化活性。開發(fā)高效、低成本的催化劑是電解水制氫的關(guān)鍵步驟。貴金屬催化劑由于其成本高、存儲(chǔ)量低，難以支持大規(guī)模應(yīng)用。過渡金屬和非金屬材料成本低，具有較大的豐度，是替代貴金屬催化劑的理想材料。圖7比較了不同類型的催化劑。與貴金屬催化劑相比，過渡金屬催化劑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，催化機(jī)理復(fù)雜，非金屬催化劑的活性有待提高。這三類電解水制氫催化劑都有待進(jìn)一步研究。

制氫效率方面，行業(yè)成熟產(chǎn)品的直流電耗普遍在4.5kWh/Nm3左右，隆基氫能發(fā)布的Hi1系列電解槽可以實(shí)現(xiàn)4.3、4.1kWh/Nm3的直流電耗，可以行業(yè)水平。單體裝備制氫量方面，隆基氫能、718所、NEL、西門子、Mcphy等廠家均推出了15MW左右的單體制氫裝備，有效降低了制氫裝備成本。制氫壓力方面，部分廠家如NEL、蒂森克虜伯、西門子采用常壓配套壓縮機(jī)方案滿足終端用氫需求，部分廠家如隆基氫能、718所采用中壓配套壓縮機(jī)方案滿足終端用氫需求，部分廠家如Sunfire、Mcphy、西門子及大部分PEM廠家采用3Mpa左右的制氫壓力配套壓縮機(jī)方案滿足終端用氫需求。行業(yè)尚未形成清晰的制氫壓力方向，不同廠家技術(shù)理念也各不相同，應(yīng)結(jié)合不同壓力方案的成本、性能、可靠性差異選擇合適的一種。 PEM電解槽的單位成本仍然遠(yuǎn)高于堿性電解槽。

我國的電解水制氫技術(shù)起源于蘇聯(lián)設(shè)備，對其商業(yè)應(yīng)用需追溯到 19 世紀(jì) 90 年代。國內(nèi)大規(guī)模的電解水制氫技術(shù)以堿水電解制氫為主，該種設(shè)備技術(shù)流程簡單，操作方便，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)接近國際水準(zhǔn)。堿性水電解通常采用 KOH 作為電解液，電解質(zhì)的質(zhì)量濃度一般為 20%－30%以保證電解液具有較高的電導(dǎo)率，并且電解槽需要強(qiáng)制對流。較高的電解槽溫度有利于降低電極反應(yīng)的過電位和溶液的電阻，但會(huì)加劇材料的腐蝕。故電解槽的溫度應(yīng)綜合考慮以上兩個(gè)方面，當(dāng)前，工業(yè)化堿性水電解槽一般在 85℃~95℃下運(yùn)行。電解槽內(nèi)的壓力也會(huì)對整個(gè)水電解過程產(chǎn)生影響。通過加壓可以減少電解槽內(nèi)氣體體積，使氣體停滯時(shí)間縮短，從而提高電解槽內(nèi)電解液的電導(dǎo)率，當(dāng)前工業(yè)化堿性電解槽工作壓力在 3.2MPa 以內(nèi)。同時(shí)高壓設(shè)備無需使用費(fèi)用較高的氫氣壓縮機(jī)，能夠減少啟動(dòng)成本，近一些高壓設(shè)備已經(jīng)開始得到發(fā)展。而酸性電解水制氫設(shè)備因?yàn)槠涓咝?、高純度的氫氣產(chǎn)出而備受關(guān)注，但是設(shè)備價(jià)格和穩(wěn)定性相對較差。河南附近電解水制氫技術(shù)

PEM電解水制氫是制取綠氫的主要技術(shù)路線之一，與可再生能源適配度高，是極具潛力的制氫技術(shù)。濟(jì)南國內(nèi)電解水制氫設(shè)備企業(yè)

目前中國的PEM電解槽發(fā)展和國外水平仍然存在一定差距。國內(nèi)生產(chǎn)的PEM電解槽單槽比較大制氫規(guī)模大約在200Nm3/h，而國外生產(chǎn)的PEM電解槽單槽比較大制氫規(guī)模可以達(dá)到500Nm3/h。相比國外，國內(nèi)利用可再生能源耦合PEM電解水制氫的項(xiàng)目也相對偏少。國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)級可再生能源電解水制氫應(yīng)用項(xiàng)目仍然以堿性水電解為主?？傊?，PEM電解水制氫技術(shù)基本成熟，進(jìn)入了商業(yè)化早期階段。但PEM電解水制氫技術(shù)仍然存在成本高的問題，性能和耐久性也有待提升，未來需要聚焦質(zhì)子交換膜、電催化劑、氣體擴(kuò)散層與雙極板等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步降低成本，提升商業(yè)化程度。濟(jì)南國內(nèi)電解水制氫設(shè)備企業(yè)