text: 碱性电解水制氢技术科普
  长时间以来，人们都采用传统化石能源作为能源主体，由此引发了一系列问题，如温室气体排放较多造成全球变暖，污染物的排放造成对恶劣的环境污染问题。随着双碳目标的提出，发展清洁高效的可再生能源，成为全球共识。目前，可再生能源的消纳问题是制约其发展的关键问题之一。由于风、光等可再生能源的间歇性特点，导致其难以长时间持续稳定地输出电能，导致大量弃风弃光的现象出现。而储能技术则可以将这些可再生能源发的电能储存起来并在需要时释放，从而保障可再生能源发电的持续稳定的电能输出，提高电网对其的接纳能力。氢能是一种理想的二次能源，是一种良好的清洁能源载体。并且，将弃风弃光转化而为氢能加以储存和利用，成为切实可行的技术路线。而作为储能介质，氢能的其主要优势在于：（1）氢能和电能之间可通过电解水技术与燃料电池技术实现高效转换；（2）压缩氢气具有很高的能量密度；（3）有望在电网规模进行能源管理应用。制氢处于氢能产业链的上游，主流制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产氢以及电解水制氢等。三种制氢技术路线对比根据氢能制备过程中的碳排放程度，将制取的氢气分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。灰氢：通过化石能源制取以及工业副产氢，碳排放高；蓝氢：以化石能源为制氢来源，应用碳捕捉、碳封存等技术防止碳排放到大气中，可大幅降低碳排放，通过该方式制取的氢气称为蓝氢；绿氢：通过可再生能源（风、光、核等）电解水制氢，在此过程中无碳排放，称为绿氢。蓝氢由于生产成本低。技术成熟等优点，可作为过渡清洁能源，未来主流的制氢方式将逐步从灰氢、蓝氢过渡到绿氢。因此，可再生能源电解水制氢代表了未来制氢的主流技术。电解水制氢主要由碱性电解水制氢（AWE）、质子交换膜（PEM）电解水制氢以及固体氧化物电解水制氢（SOEC）三种技术路线。电解水制氢技术路线对比其中，碱性电解水制氢技术路线最为成熟，成本最低，目前最具经济性。说起来，碱性电解水行业是一个传统的行业，从20世纪前后，就实现了碱性电解水的工业化应用，之前业内人士普遍认为碱性电解水是一个夕阳行业。但氢能的兴起，让这个夕阳产业开始爆发第二春，曾经多年默默无闻的产业一下子成为行业追捧的热点。碱性电解水以KOH、NaOH溶液为电解液，隔膜采用PPS膜（聚苯硫醚），两个电极由金属合金组成。在直流电的作用下，将水电解生成氢气和氧气。注：早期碱性电解槽使用石棉作为隔膜材料，由于石棉在碱性电解液中的溶胀性以及石棉对人体的伤害使其逐渐被淘汰，目前，应用较多的是PPS膜。在直流电作用下，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；氢氧根则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的隔膜，到达阳极，在阳极失去电子生成水分子和氧分子。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。碱性电解水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。碱性电解水的缺陷（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。