1.2、PH值对能耗的影响
电解液的 pH 值会影响系统的能耗。pH值会影响电解液的电导率，进而影响电解过程的效率。通常，PEM 电解槽的最佳 pH 值范围在 7 到 9 之间。pH 值越高，电解液的导电性越强，从而可以提高电解过程的效率。但是，如果 pH 值过高，电解槽中的膜可能会受损，从而导致性能下降和能耗增加。另一方面，如果 pH 值过低，电解液的导电性可能会降低，从而导致效率降低和能耗增加。此外，pH 值过低会导致膜干涸，这也会降低性能并增加能耗。下图2显示，pH 值较低时，PEM 电解槽的能耗会增加。在 pH 值为 8 时，能耗最低，为 45kwh/m3 H2。随着 pH 值的升高或降低，能耗开始增加。
2.1、TDS对产气的影响
在评估三种不同的 TDS 浓度时，300 ppm 为低浓度，600 ppm 为中浓度，900 ppm 为高浓度。结果与其他研究结果一致。结果表明，由于 TDS 浓度上升，氢气和氧气的产生量增加，这可能是促进氢气形成的催化剂。由此得出结论，从水中产生氢气在 TDS 水平较高时更有利，而在低浓度时产量有限，这表明在 TDS 水平为零时可能不会产生任何氢气，如下图3 所示：
2.2、TDS对能耗的影响
总溶解固体（TDS:Total Dissolved Solids ）会对质子交换膜（PEM）电解槽的能耗产生重大影响。TDS 指的是溶解在水中的所有无机和有机物质的浓度。当这些物质存在于电解槽所用的水中时，会影响电解槽的性能和效率。水中的 TDS 会增加水的导电性，从而导致电解所需的电解池电压升高。电池电压的增加会导致电解槽能耗的增加。此外，TDS 还会导致电极和膜结垢，从而降低电解槽的效率，进一步增加能耗。为了减轻 TDS 对能耗的影响，必须确保 PEM 电解槽使用的水纯度高、TDS 浓度低。如下图4所示，反渗透和去离子等水处理技术可用于去除水中的 TDS，从而提高 PEM 电解槽的效率并降低其能耗。
影响 PEM 电解槽能耗的另一个关键因素是电导率。降低阳极 OER 所需的过电位可以减少能源需求，这体现在电导率值越高，也意味着电解质溶液中的离子浓度越高。然而，高电导率也会增加膜恶化的几率，并增加泵送所需的能量。氢气的产生在很大程度上取决于电导率，多项研究表明，通过使用不同的溶液来提高电导率，可以实现不同的电导率，从而提高氢气的产生。在下图5所示的 30 到 100 的三个不同电导率值下对水样进行了分析，得出了类似的结果。
4、不同水质对PEM电解槽能耗的影响
海水、井水和去离子水是可能影响质子交换膜（PEM）电解槽能量需求的三种不同类型的水。海水中含有大量的溶解盐、矿物质和其他污染物。由于这些污染物增加了水的导电性，电解槽的电阻也随之增加。由于克服电阻需要更多的能量，电解过程就会减慢。为了提供所需的电流，需要更高的电压，这也导致了能源使用量的总体上升。井水中的溶解盐和污染物通常比海水低得多。矿物质和其他可能干扰电解的物质可能仍然存在。井水的成分究竟如何影响能源使用量，这在一定程度上还不确定。处理井水所需的能量通常低于处理海水或去离子水所需的能量。去离子水是通过去离子处理过程去除矿物质离子的水。它也被称为去离子水和蒸馏水。去离子水的导电率远远低于海水和井水。因此，它在电解过程中的电阻较低，产生相同的电流所需的能量也较少。在 PEM 电解槽中使用去离子水可提高能效。去离子水的导电性较差，可能有利于节约能源，但它不含电解槽电化学反应所需的任何离子。应根据 PEM 电解槽系统的具体设计和运行情况，仔细考虑水质需求，因为这些离子对保持电解槽组件的性能和寿命非常重要。
原文始发于微信公众号（氢眼所见）：水的质量对PEM电解槽性能的影响
