氢能全产业链解析之制氢篇：碱性电解水

绿氢是通过可再生能源发电，再通过电解水获取氢气。电解水制氢是在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出。而电解水制氢目前主要有三种技术路线，即碱性电解（AWE），质子交换膜（PEM）电解以及固体氧化物（SOEC）三种技术路线。

电解水制氢三种技术路线对比

在以上三种技术路线中，碱性电解水制氢技术路线最为成熟，成本最低，目前更具经济性。下面我们就来看一下碱性电解水制氢的技术原理。

碱性电解水技术是以KOH、NaOH水溶液为电解质，如采用石棉布等作为隔膜，在直流电的作用下，将水电解成氢气和氧气。

碱性电解水制氢原理示意图

原理：

在阴极，水分子被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子；

氢氧根离子则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横膈膜，到达阳极，在阳极失去电子生成水分子和氧分子。

碱性电解池原理

电解出的气体会带有碱液，因此，对产出的气体要进行脱碱雾处理。

碱性电解槽的优势

在目前的电解水制氢技术中，碱性电解槽技术最为成熟，生产成本最低。

碱性电解槽的局限性

1）碱性电解槽能源效率较低，通常在60%左右；

2）碱性电解质（如KOH）会与空气中的CO2反应，形成在碱性条件下不溶于水的碳酸盐，这些不溶性的碳酸盐会阻塞多孔的催化层，阻碍产物和反应物的传递，大大降低电解槽的性能；

3）碱性电解槽难以快速关闭或启动，制氢速度难以快速调节，因为必须时刻保持电解池的阳极和阴极两侧上的压力均衡，防止氢氧气体穿过多孔的石棉膜混合，进而引起爆炸。

4）碱性电解槽难以与具有快速波动特性的可再生能源配合。

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