氢气，这一无碳绿色新能源，凭借其环保安全、高能量密度、高转化效率、丰富储量以及适用性等特点，在应对环境危机和构建清洁低碳能源体系中扮演着至关重要的角色。随着化石燃料资源的日渐枯竭和能源价格的持续攀升，寻找廉价且储量丰富的替代能源制氢已成为当务之急。展望未来，生物能、太阳能、风能等可再生能源制氢在21世纪将逐渐崭露头角，但就目前而言，从天然气、甲醇、水等资源中制氢的技术仍相当有竞争力。值得注意的是，煤制氢因对环境和大气造成严重污染而不被本项目考虑，因此不在讨论之列。在选择国内制氢原料路线时，必须综合考虑原料资源的可获得性和成本因素。天然气制氢工艺虽复杂但技术成熟，甲醇制氢流程简洁且设备常见，而水电解制氢则操作简便至可实现全自动无人值守。在制氢纯度方面，天然气和甲醇制氢可达到999%，而水电解制氢在纯度更高时可达9999%。同时，不同制氢方式对场地条件也有不同要求，例如天然气制氢需考虑管道或槽车供应的便捷性，甲醇制氢则原料充足、运输储存方便，而水电解制氢的场地条件更为宽松。燃料电池汽车被视为整个绿氢行业的先导产业，但下一步的关键是成本下降，同时带动更大场景更大规模应用。济南专业电解水
甲醇与水在一定的温度和压力下，通过催化剂的作用，发生催化裂解反应和一氧化碳变换反应，终产生氢气与二氧化碳的混合气体。这个反应系统相当复杂，涉及多个组分和反应。主要反应包括甲醇的加水裂解，生成一氧化碳和氢气，以及一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气。经过换热、冷凝和分离后，可以得到氢含量约为74%、二氧化碳含量约为5%以及一氧化碳含量约为5%的转化气。甲醇的单程转化率高达95%以上，未反应的原料则循环使用。随后，转化气通过变压吸附装置进行分离提纯，从而获得高纯度的氢气。PSA变压吸附工艺是氢气分离的重要方法。它利用气体组份在吸附床中的吸附特性差异，实现氢气的分离提纯。在固定吸附床中，通过充填吸附剂，含氢混合气体在特定压力下进入吸附床。由于不同组份的吸附特性不同，它们会在吸附床的不同位置形成吸附富集区。强吸附组份（如二氧化碳）会富集在吸附床的入口端，而弱吸附组份（如氢气）则会富集在出口端。通过这种方式，可以实现氢气的有效分离提纯。PSA变压吸附技术能够制取出纯度高达99%~999%的氢气。张家口工业电解水制氢技术电解槽的基本组成单位是电解池。
2023年全球电解水制氢项目开始向大型化、万吨级发展。据能景研究统计，2023年1月至12月全球新增建成的电解水制氢项目中，千吨级以上氢气产能的项目数量占比增大，由上一年度同期的约12%提升到了29%。其中，2023年全球至少3项达到了万吨级氢气产能，其中规模比较大的是中国中石化新疆库车绿氢项目，氢气产能约2万吨/年，电解槽装机260MW。另有1万吨/年氢气产能项目2项，分别为中国的三峡集团内蒙古纳日松光伏制氢项目，电解槽装机70MW；巴西比较大氮肥企业Unigel位于卡马萨里的一期绿氨项目（设计产能1万吨/年），电解槽装机60MW。
在电解水制氢中，有几个重要的参数需要考虑，包括电解池的电压、电流密度、电解液的种类和浓度等。这些参数对电解水制氢的效率、成本和环境影响等方面都有影响。 电解水制氢的优点包括：1.低污染：电解水制氢不会产生任何污染物，只会产生氢气和氧气，对环境没有任何危害。2.高效率：电解水制氢的效率比其他制氢方法高，能够实现高纯度的氢气制备。3.低成本：电解水制氢的成本相对较低，因为原材料水是丰富、廉价的资源。4.可再生性：电解水制氢是一种可再生能源的制氢方法，可以通过太阳能、风能等可再生能源来产生电力，从而实现对氢气的制备。它具备将大量可再生能源电力转移到难以深度脱碳工业部门的潜力。
目前，氢气的制取有三种较为成熟的技术路线：1、以煤炭、天然气为的化石原料制氢，该技术路线的成本较低、技术成熟，但存在大量温室气体的排放，企业有：中国石化、中国石油等；2、以焦炉煤气、氯碱尾气为的工业副产制氢，该技术路线成本较低，但存在受到原料供应和地点的限制，企业有：美锦能源、镇洋发展等；3、以碱性电解槽和质子交换膜电解槽为的电解水制氢，该技术路线成本较高，制氢成本受限于电价，企业有：隆基绿能、阳光电源、宝丰能源等。PEM电解水制氢是制取绿氢的主要技术路线之一，与可再生能源适配度高，是极具潜力的制氢技术。鄂尔多斯本地电解水制氢技术
国内大多数工业级可再生能源电解水制氢应用项目仍然以碱性水电解为主。济南专业电解水
PEM电解水制氢：原理：采用质子交换膜作为固体电解质，以纯水为电解原料，通过直流电实现水电解。特点：该技术具有高电流密度、高纯度氢气、快速响应以及高工作效率等优势。然而，其设备成本相对较高，且需要在强酸性和高氧化性的环境下运行。应用：PEM电解水制氢技术特别适用于需要高纯度氢气的领域，例如燃料电池汽车加氢站、食品工业以及半导体制造等。此外，其迅速响应的特性也使其非常适合与可再生能源结合使用。电解水制氢系统涵盖了多个关键组件，包括电解槽、电源系统、气体分离与纯化模块、冷却体系以及控制系统等。其中，电解槽作为系统的**，其功能在于将水高效地电解为氢气和氧气。济南专业电解水
