三种电解水制氢原理、工艺流程、特点、设备组成、性能指标

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三种不同类型的电解水制氢技术：碱性电解（AEC）、质子膜电解（PEMEC）和高温电解（SOEC）的对比。高温电解技术（SOEC）在效率和能耗方面具有明显优势，特别是其接近100%的电解池效率和最低的系统能耗。然而，它的投资成本也是最高的。质子膜电解技术（PEMEC）在启动时间上具有优势，但效率和能耗相对较高。碱性电解技术（AEC）在投资成本上最低，但在效率和能耗方面不如其他两种技术。以下是对这些技术的分析：

1. 运行参数：

- 电池温度：碱性电解和质子膜电解的运行温度较低，分别为60-90℃和50-80℃，而高温电解的运行温度则高达650-900℃。

- 典型压力：碱性电解的压力范围是10-30 bar，质子膜电解是20-50 bar，高温电解则较低，为1-15 bar。

- 电流密度：质子膜电解的电流密度最高，为1.0-2.0 A/cm²，碱性电解次之，高温电解最低。

- 负载弹性：高温电解具有最大的负载弹性，能够承受-100%至+100%的变化，而碱性电解和质子膜电解的负载弹性较低。

- 冷启动时间：质子膜电解的冷启动时间最短，只需5-10分钟，碱性电解需要1-2小时。

- 热启动时间：高温电解的热启动时间最长，为15分钟，质子膜电解的热启动时间最短，小于10秒。

2. 效率：

- 电解池效率(LHV)：高温电解的效率最高，接近100%，碱性电解和质子膜电解的效率分别为63-71%和56-68%。

- 电解池能耗(kWh/Nm³)：高温电解的能耗最低，为3 kWh/Nm³，碱性电解和质子膜电解的能耗分别为4.3-5.5和4.4-5.5。

- 系统效率(LHV)：高温电解的系统效率最高，为82-86%，碱性电解和质子膜电解的系统效率均为51-70%。

- 系统能耗(kWh/Nm³)：高温电解的系统能耗最低，为3.6-3.9 kWh/Nm³，碱性电解和质子膜电解的系统能耗分别为5.0-5.9和5.0-6.5。

3. 经济性：

- 投资成本(¥/kW)：碱性电解的投资成本最低，为3000元/kW，质子膜电解为11000元/kW，高温电解的成本最高，超过16000元/kW。

- SOEC电解池相比AEC和PEMEC可节约用电30%以上，在能耗方面，高温电解技术具有显著优势。

4. 生命周期(kh)：

三种技术的生命周期范围相似，都在30-120kh之间，但具体的数值差异未提供。

三种电解水制氢原理、工艺流程、特点、设备组成、性能指标

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原文始发于微信公众号（氢风明月）：三种电解水制氢原理、工艺流程、特点、设备组成、性能指标

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