电解水制氢电解槽的发展历史

一、碱性电解水技术发展历史

AEL电解水的历史很长，下面用简单的时间轴来说明电解技术的演变过程：

Paets van Troostwijk和Deimann已经演示了用静电发生器分解水。然而，只有在1800年Volta创造的第一个强大的电池，也就是伏打柱，才有可能以一种有针对性的方式使用电解。

1820年，法拉第在他1834年才发表的科学著作中，首次提到了电解水的原理。

1900年，施密特发明了第一台工业电解槽。仅仅两年后，就有400台电解设备投入使用。由于对氨的高需求，电解在1920年至1930年间蓬勃发展。在加拿大和挪威建立了装机容量为100兆瓦的工厂，主要使用水力发电作为动力源。

1924年，Noeggenrath获得了第一台压力电解槽的专利，其压力电解槽可达100 bar。

1925年，雷尼的发现对电解技术的进一步发展具有重要意义。他检测了电极中催化剂的活性，并使用了细粒镍。通过将金属镍和金属硅结合起来，然后用氢氧化钠浸出硅，它能够创造一个巨大的活性催化剂表面。

1927年，一项专利描述了铝作为硅的替代品。镍基电极仍然是碱性电解(AEL)的基本催化剂。

1939年，单个电解槽的产氢速度首次达到10,000 Nm3/h。

1948年，E.A. Zdansky推出了第一台高压工业电解槽。由于系统的效率受工作温度的强烈影响，抗腐蚀材料被开发出来，并于1950年在120°C的AEL环境中成功地进行了测试。

1951年，Lurgi使用了Lonza的技术，并首次设计了30 bar的压力电解槽(StatOilHydro)。

在Winsel和Justi于1954年提交了他们的Raney镍专利后，Raney镍在1957年被认可用于碱性电解槽(AEL)。

雷尼镍被一种据说可以提高导电性和机械稳定性的金属基体包围着。新的Raney镍催化剂降低了过电压，并将工作温度降低到80°C。

1967年，Costa和Grimes提出了电极排列的零间隙几何结构，目的是通过减小两个电极之间的距离来降低电池电阻。

小结：经过几十年的发展，碱电解已经准备好投入市场。商用AEL系统目前已在模块化生产，性能范围为1-1000 Nm³/h。这相当于每个模块消耗5.0 kW-5 MW的电力。几个电解模块并联连接，以获得更大的产氢能力。埃及阿斯旺大坝建成了最大的(无压)AEL电解水工厂，产量为156兆瓦(相当于33,000 Nm³/h)；秘鲁库斯科建成了最大的加压电解槽厂，容量为22兆瓦(相当于4700 Nm³/h)。题外话：以此数据来看宝丰目前还不算是全球最大的？

二、PEM发展历史

双子座太空计划(1962-1966)和随后的阿波罗计划开启了电解研究的新篇章:聚合物膜燃料电池发展的副产品PEM电解(PEMEL)的发展。

首先，磺化聚苯乙烯被用作电解质，然后是杜邦公司(Dupont)的Nafion，一种全氟磺酸，它在潮湿时显示出自发相分离。

在过去的六十年里,大量的开发工作已经投入到PEMEL中，导致兆瓦级别甚至范围更大的模块开始示范应用(例如,西门子在美因茨能源公园约2.1 MW每个模块）。

三、高温蒸汽电解技术发展历史

与AEL和PEMEL相比，高温蒸汽电解技术(HTEL)的发展滞后了一步。

近年来，许多欧盟的项目(如RelHy、Hi2H2、GrInHy等)，以及清华大学(CN)、KIER (KR)、九州大学(JP)、美国能源部(DOE)的核能计划(Nuclear Hydrogen Initiative)等的INET活动，都提高了HTEL的技术成熟度水平。第一批兆瓦级系统预计将在未来几年内建成。在欧洲，Sunfire GmbH(德国德累斯顿)和SOLIDpower S.p.a(意大利、瑞士)走在HTEL商业化的前沿。

原文始发于微信公众号（氢眼所见）：电解水制氢电解槽的发展历史