太陽能作為豐富,、純凈的可再生能源,，能推進可持續(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為是危險廢物,。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，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電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行,，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)備價格取決于功率的大小,，一個PEM電解槽包含數(shù)十甚至上百個電解池。

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,，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 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,，各項技術(shù)指標接近國際水準。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,，但會加劇材料的腐蝕,。故電解槽的溫度應(yīng)綜合考慮以上兩個方面,，當前，工業(yè)化堿性水電解槽一般在 85℃~95℃下運行,。電解槽內(nèi)的壓力也會對整個水電解過程產(chǎn)生影響,。通過加壓可以減少電解槽內(nèi)氣體體積，使氣體停滯時間縮短,，從而提高電解槽內(nèi)電解液的電導(dǎo)率,，當前工業(yè)化堿性電解槽工作壓力在 3.2MPa 以內(nèi)。同時高壓設(shè)備無需使用費用較高的氫氣壓縮機,，能夠減少啟動成本,，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)備因為其高效,、高純度的氫氣產(chǎn)出而備受關(guān)注,，但是設(shè)備價格和穩(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)?？梢赃_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)用項目仍然以堿性水電解為主,。總之,，PEM電解水制氫技術(shù)基本成熟,，進入了商業(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,、氣體擴散層與雙極板等關(guān)鍵技術(shù),，進一步降低成本，提升商業(yè)化程度,。濟南國內(nèi)電解水制氫設(shè)備企業(yè)