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電解水制氫工藝近年來發展迅猛，不斷突破技術瓶頸，并有大批規模化電解制氫項目落地，為可再生能源電解制氫技術提供了實踐支撐。目前國內可再生能源電解制氫以堿性電解水制氫技術為主，國外質子交換膜電解制氫技術應用實例較多。 加拿大20MW項目作為全球最大的質子交換膜電解水制氫項目可實現日產氫8640kg，該項目所采用的即為5MW質子交換膜電解水制氫設備。

1、水電解制氫 水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣，分別從電解槽陽極和陰極析出。根據電解槽隔膜材料的不同，通常將水電解制氫分為堿性水電解（AE）、質子交換膜（PEM）水電解以及高溫固體氧化物水電解（SOEC）。

該項目建設地點在獨山子石化分公司煉油老區35KV北區變北側預留用地內，新建一套產氫規模為1000Nm3/h的采用堿性電解水工藝制氫試驗裝置（簡稱電解水制氫裝置），整體呈東西向布置，總占地面積 2400 m2，東側為 80 萬噸／年催化汽油加氫裝置、100萬噸/年蠟油加氫裝置，西側為預留用地，北側為預留用地，南側為 35KV 北區變。

電解水制氫三種技術路線對比在以上三種技術路線中，PEM電解水制氫的效率較高，并且適用于可再能能源發電時的波動性，是當下主流也是比較有前景的電解水制氫技術，下面我們就來看一下PEM電解水制氫的技術原理。PEM電解水制氫原理與堿性電解池相比，PEM電解池用質子交換膜代替了石棉膜，傳導質子，并隔絕電極兩側的氣體，避免了堿性電解液所帶來的缺點。

可再生能源電力電解水制氫是最具發展前景的綠色可持續制氫技術。目前，堿性介質電解水制氫相較于酸性介質電解水制氫而言，技術相對成熟，應用更為廣泛。然而，在堿性介質中，首先需要發生水的解離產生質子，這使得HER在堿性介質中的動力學比酸性介質中低2~3個數量級。同時，根據Sabatier規則，高性能HER電催化劑應具有合適的氫吸附自由能。

電解水制氫的基本原理是在直流電的作用下將水分子解離為氫氣和氧氣。根據電解槽隔膜材料的不同，電解水制氫技術可分為堿性電解（AWE）、質子交換膜（PEM）電解和固體氧化物（SOEC）電解三種。每種技術都有其獨特的優勢和局限性。

掃碼報名學員能力提升目標· 了解電解水制氫的基本原理；· 掌握Fluent PEM電解水制氫仿真分析的流程（幾何、網格及求解設置）授課內容提綱一、ANSYS Fluent電解水制氫模型介紹二、基于PEM電解水制氫幾何模型準備介紹三、基于PEM電解水制氫網格劃分技術介紹四、基于PEM電解水制氫Fluent模型設置詳細介紹五、基于

二、直接電解海水的機遇與挑戰 電解水制氫技術比較傳統化石能源制氫技術仍然不夠成熟，現在電解水制氫技術整套機制最大的劣勢在于成本。但電解水制氫具有工藝簡單、無污染、產出氫氣純度高等優勢，能夠很好地與可再生能源結合，達到大幅度降低制氫成本的效果[9]。

我國的核能制氫項目起步于“十一五”，研究了當初的主流工藝熱化學循環和高溫蒸汽電解制氫，并進行了初步運行試驗。在“十二五”期間，設立了國家科技重大專項“先進壓水堆與高溫氣冷堆核電站”，目的是掌握碘硫循環和高溫蒸汽電解的工藝關鍵技術。

以水原料時，整個制氫工藝過程都不產生CO?，基本可以消除溫室氣體排放；以其他原料制氫時只能減少碳排放。另外，利用核電電解水只是核能發電與傳統電解的簡單聯合，仍屬于核能發電領域，一般不視為真正意義上的核能制氫技術。因此，以水為原料、全部或部分利用核熱的熱化學循環和高溫蒸汽電解被認為是代表未來發展方向的核能制氫技術。

關鍵詞：Chemkin；甲烷；水蒸氣重整；敏感性分析;催化反應氫能是一種清潔的二次能源,具有綠色環保、零污染、零碳排放等優點。氫氣作為一種清潔、高效的能源載體，在燃料電池汽車、煉油、化工、冶金等諸多領域有著廣泛的應用。傳統的制氫方法如水電解制氫，雖然技術相對成熟，但能耗較高，成本也較高，且依賴于電力供應。相比之下，甲烷重整制氫（SRM）在成本和制氫規模上具有一定的優勢。

4、水電解制氫水電解制氫系統的工作原理是由浸沒在電解液中的一對電極中間隔以防止氣體滲透的隔膜而構成的水電解池，當通以一定的直流電時，水就發生分解，在陰極析出氫氣， 陽極析出氧氣。然后再通過氣液分離器、冷卻洗滌器、脫氧系統、干燥系統、壓縮儲存后得到高純度氫氣。

發展氫能的第一步就是形成完善的制備產業從大自然中提取出足量的氫以供使用氫能按照制取方式可以分為灰氫（普通化石燃料制氫）藍氫（普通化石燃料制氫與碳捕捉、封存技術結合的制氫方案）和綠氫（可再生能源電解水制氫）普通化石燃料制氫工藝流程圖可再生能源及核能制取綠氫路徑圖 “雙碳”目標下各企業發揮各自產業優勢

01 引言 氫能的來源具有多樣性，其中可再生能源電解水制氫被認為是較為理想的制氫方式，從長期來看其將是氫能的主要來源。

然而，在制氫過程中確保安全性和效率是至關重要的。本文將探討熱導式氫氣傳感器在氧中氫分析儀（Hydrogen-in-Oxygen Analyzer）中的應用，特別是在電解水制氫過程中的關鍵作用。制氫技術概述目前，制氫方法主要包括化石燃料重整、甲醇裂解以及水電解等。雖然使用煤或天然氣制氫具有成本優勢，但這些方法面臨不可持續性及環境污染問題。

以目前主流的堿性電解水制氫為例測算其經濟性，制氫效率約 5KWh/Nm3 ，電費成本約占 72-85%，固定成本占 7.8%，設備維護成本占 4.1%，水費占 2.8%，其經濟性受電價的影響最大，按照平均工業電價 0.6 元/KWh 計算，成本約 40-50 元/kg，電解水制氫成本遠高于其他工藝，短期應用受限。三、氫氣的運輸和儲存是突破氫氣大規模應用瓶頸的關鍵。

△水電解制氫儲能原理圖源：葉明哲工作室電解水制氫系統由電解槽、輔助系統組成。電解槽是電解反應發生的主要場所，輔助系統則包括電力轉換、水循環、氣體分離、氣體提純等模塊。從成本構成來看，電解槽在制氫系統總成本中的占比約為40%-50%，此外電力轉換系統、水循環系統以及氫氣收集系統也在總成本中占據較高的比例。

綠氫即可再生能源制氫以及核能制氫，制氫過程中幾乎不產生碳排放，是未來氫氣制取的主流方向。由可再生能源電解水制氫，能有效解決可再生能源消納問題，而如何提升電解水制氫的效率，降低技術成本，是突破該項技術發展的關鍵。目前電解水制氫主要分為堿性電解水制氫、質子交換膜（PEM）電解水制氫、固態氧化物電解水制氫和陰離子交換膜（AEM）電解水制氫四種技術路線，其情況對比如表1所示。

實際天然氣制氫裝置單耗=0.473NCMH天然氣/NCMH氫氣 設計天然氣制氫裝置熱效率=76.36%（產品熱值/原料熱值） 計算中氫氣產品熱值3.545kw/NCMH，天然氣熱值11.257kw/NCMH，蒸汽熱值0.77403kw/kg） 天然氣重整制氫工廠工藝特點 1、當前價格經濟最好的工藝 2、行業配范圍非常廣，生產規模從小到大全部適用：從各種規模的設備都非常成熟

現階段，由于電解水制氫的成本相對于化石燃料制氫仍然較高，直接推廣使用綠氫仍缺乏經濟性，因此氫能的推廣是從減少灰氫過渡到以藍氫為主，最終將廣泛采用綠氫。除了政策與市場，綠氫的生產成本是其規模化的重大阻力。綠氫成本的兩大組成部分包括可再生能源電價與電解水裝置。新能源規模的擴大與發電技術進步會使可再生能源電價逐步降低。