七一八研究所薛贺来：“水电解制氢前景光明、困难不少，我们还需努力！”

10月13日，2020氢能产业发展大会在河北定州隆重召开，中国船舶集团有限公司第七一八研究所制氢工程部副总工、研究员薛贺来就《水电解制氢的现状和发展方向》进行了主题演讲，分享了以水电解制氢为立所之本的七一八研究所近年来研究成果及他个人对氢能未来发展趋势的见解。

国内制氢现状

薛贺来首先提到，目前，制氢主要通过化石燃料制氢、水电解制氢、化工过程副产氢气等几种方法。但以化石燃料为主要的制氢和副产气提纯氢的方法还都要依托于化学燃料，依托于一次能源，在制取过程当中要排出碳、氮、硫，对环境有污染。而副产氢则存在杂质多问题，未被提纯的微量元素，面对主要应用市场的交通领域，存在伤害燃料电池的问题。

薛贺来介绍，上世纪60年代，七一八研究所开始攻关水电解制氢，直到1985年之前还都是引进苏联的技术，相对来说，国内制氢技术起步晚，跟国际上还是有一定的差距，尤其在电流密度以及电耗上有一定差距，水电解制氢的特点就是氢气产量小、气体纯度高、杂质少、电解能耗高。虽然制氢工艺已极大改进，但是相对其他制氢方法还是一个“电老虎”，如何降低水电解成本，提高效率，降低能耗仍是需要加大力度研究的课题，需要国内相关领域从业者共同努力。

关键部件急需国产化

薛贺来着重指出，目前，在水电解技术市场主要应用的是以25%到30%的氢氧化钾进行电解，每个小时单排放制氢1500度的碱性水电解，还有就是纯水电解制氢，但该技术刚在市场兴起，还是存在产氢量不大的问题。

PEM制氢（质子交换膜电解水制氢）的优势，是氢气纯度非常高，不需要任何存放直接可以进入燃料电池，目前从电耗上，PEM电解槽没有什么优势，成本方面，PEM电解槽是碱性槽体的多倍。同时，质子交换膜是PEM水电解制氢的关键部件，现国内已有企业研制质子交换膜，并在复合质子交换膜工程化方面取得了巨大的成就，但是与国外质子交换膜存在一定的差距，一是国内企业产品尚未得到大规模工业化使用的验证；二是是出货量还不够高。

为满足可再生能源高效制氢需求，国内重点研究PEM电解槽的结构设计及其模块化系统集成技术，大面积膜电极、集电器等关键组件的制备工艺较成熟，正在开展MW级PEM制氢设备设计及制造。

水电解制氢的发展方向

在水电解制氢发展方向上，薛贺来分析，随着PEM水电解制氢设备成本的降低，纯水电解设备在未来耦合可再生能源具有显著优势。电极、隔膜、新材料极框的技术进步是进一步降低氢气生产能耗、减小设备体积重量，降低制氢设备生产成本的重要途径。未来几年，质子交换膜的厚度将从200微米减薄，膜电阻减小，在较高电流密度运行下，降低小室电压，提高系统效率；双极板厚度减少是必然的趋势，通过锻造薄金属板而不是破坏性铣削或者刻蚀较厚的基础材料；在电解槽方面，将实现膜电极组件、电解槽体组装的规模化、自动化生产，而降低电极铂基及其他贵金属负载量，降低电极成本。

目前，国内外开始朝着利用太阳能生产氢气和生物质制氢两条路线迈进，其中对太阳能发电和电解水组合制氢系统的研究主要集中在热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢，以上几种太阳能制氢均需使用光催化剂，能量转换效率低，尚处于研发阶段。而生物质制氢的是将生物质原料压缩成型，在汽化炉中进行气化或裂解反应可制得富氢燃料气，生物制氢技术尚未完全成熟，在大规模应用之前需深入研究。

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