《制氢技术》课件-4 电解水制氢工艺的主要设备

目录1、电解水制氢的基本原理2、电解水制氢技术的工艺流程3、电解水制氢的电耗和影响因素4、电解水制氢工艺的主要设备5、电解水制氢的效率6、电解水制氢的发展4、电解水制氢工艺的主要设备在电解水制氢过程中，除了直流电源和控制仪表外，主要工艺设备有电解槽、氢分离器、氧分离器、碱液冷却器、碱液过滤器、气体冷却器等。其中分离器和气体冷却器有立式和卧式两种。碱液冷却器有置于分离器内的，也有单独设置的。置于分离器内的多为蛇管冷却器。单独设置的冷却器有列管式、蛇管式和螺旋板式的。碱液过滤器多为立式的，内置滤筒。各生产厂家生产的这些设备大同小异，没有明显的区别。差异最大的就是电解槽。制氢系统图4、电解水制氢工艺的主要设备电力系统开发的10m3/h一体化制氢装置核电站用10m3/h制氢装置六十立方气液处理系统二百五十立方气液处理系统三百五十立方气液处理系统电解水制氢系统电解水制氢系统水电解制氢装置的组成电解槽气液处理器控制柜选配脱氧干燥器触摸屏可视化控制软件制氢设备储罐减压分配装置在线检测仪器仪表反渗透水处理系统闭式冷却系统冷冻机整流装置水箱碱箱加水泵设备包括范围主要设备：氢发生处理器框架二工艺控制柜整流柜

框架三：送水泵蒸馏水箱碱液箱配套设备：

MCC开关柜氢气储罐压缩空气储罐闭式冷却水系统调研课题在中国知网平台上查找论文，对电解水制氢厂站经济性进行分析。4、电解水制氢工艺的主要设备1——整流装置（新能源电源变换技术）AC-DCAC-DC-DC电气系统动力柜，PLC控制柜和可控硅整流柜组成整流柜简介：经典产品，性能稳定，维护方便。简介：全数字控制方式，精度高，参数设置方便，现场免调试。整流柜简介：DSP控制方式，精度高，人机界面友好，适用于大容量产品。整流柜MCC柜MCC（MotorControlCenter）控制柜，由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备。汇流排工艺控制柜工艺控制柜氢发生处理器充罐和补氢系统图PLC和组态软件类型：

PLC类型：GE、SIEMENS、AB、Quantum等

组态软件类型：IFIX、INTOUCH、CITECT、WINCC等计算机控制系统4、电解水制氢工艺的主要设备2——离子净化器

将符合要求的去离子水送入电解槽进行电解，形成氢氧根负离子和氢离子。4、电解水制氢工艺的主要设备3——电解槽电解槽是电解过程的关键设备，其由电解池内的电解质、隔膜及沉浸在电解液中成对的电极组成。电解槽先后经历了几次更新换代∶第一代是水平式和立式石墨阳极石棉隔膜槽；第二代是金属阳极石棉隔膜电解槽；第三代是离子交换膜电解槽。电解槽的发展过程是电极和隔膜材料的改善，以及电槽结构改进的过程。在目前的水电解制氢工艺中主要采用碱性电解槽、聚合物电解槽和固体氧化物电解槽三类。水电解制氢装置碱性水电解固体聚合物水电解固体氧化物水电解碱性水电解技术最古老、成熟，操作简单，在目前广泛使用。SPE水电解技术以其电流密度高、无腐蚀性电解液、安全、性能稳定及控制简单等优点。固体氧化物电解槽从1972年开始发展起来目前还处于早期发展阶段。电解槽核心部件，电解槽由极板框和极板组成放电的主体，氟塑和石棉布组成氟塑石棉隔膜垫，活化镍丝网和镍丝网组成正负副极板。中间极板，一个电解槽只有一块，只显正极，端极板左右各一块都显负极，整体电解槽由两块极板框用螺栓固定。电解槽外观图电解小室图

碱性电解槽主体是由端压板、密封垫、极板、电极、隔膜等零部件组装而成。电解槽包括数十甚至上百个电解小室，由螺杆和端板把这些电解小室压在一起形成圆柱状或正方形，每个电解小室以相邻的2个极板为分界，包括正负双极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极6个部分。电解槽实物照片

极板是碱性电解槽的支撑组件，其作用是支撑电极和隔膜以及导电。

国内极板材质一般采用铸铁金属板、镍板或不锈钢金属板，加工方式为∶经机加工冲压成乳突结构，和极框焊接后镀镍而成。其中镍是非消耗性电极，在碱液里面不易被腐蚀。乳突结构有支撑电极和隔膜的作用，电解液可以在乳突与隔膜布形成的流道中流动、同时乳突,还有输电的作用。

极框上分布有气道孔和液道孔，与主极板焊接的部分被称为舌板，极框最外侧为密封线区，其余为隔膜和密封垫的重合区。极框整个宽度为密封线宽度、流道区域宽度、隔膜和密封线重合区域宽度、舌板宽度。电解槽实物照片

碱性电解槽在电解过程中，阳极产生氧气，阴极产生氢气，隔膜的作用是防止氢气和氧气的混合。

适用于碱性电解槽的隔膜应具备以下要求∶保证氢气和氧气分子不能通过隔膜，但允许电解液离子通过；能够耐高浓度碱液的腐蚀；

具有较好的机械强度，能够长时间承受电解液和生成气体的冲击，隔膜结构不被破坏；为了降低电能损耗，隔膜必须要有较小的面电阻，因此隔膜孔隙率要尽可能高；在电解温度和碱液条件下隔膜能够保持化学稳定；原料易得、无毒、无污染，废弃物易处理。

用于碱性电解槽的隔膜最早使用石棉隔膜，目前主流使用的是聚苯硫醚PPS隔膜，高性能隔膜采用的是PPS涂覆无机层的复合膜，另外科研院所研发的重点隔膜还有聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纤维隔膜、聚砜纤维隔膜等。电解槽实物照片（1）石棉隔膜

石棉是最早用于电解水制氢隔膜的材料。

石棉隔膜的优点∶具有耐化学腐蚀、耐高温、高抗张强度、亲水性强等优点。

石棉隔膜的缺点∶具有溶胀性，使电解能耗升高；限制电解温度，使电流效率无法提高；对人体有毒性，在石棉的开采、制作以及应用过程中，石棉细小纤维通过呼吸与肺部接触，可能引起矽肺病，许多国家都已经限制石棉材料的使用。（2）聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜

针对石棉隔膜的弊端，对石棉隔膜进行改性，其中通过共混的方法在石棉纤维中掺杂聚四氟乙烯树脂制备聚四氟乙烯改性隔膜是较为成熟的石棉隔膜改性工艺。

优点∶聚四氟乙烯包覆石棉纤维的隔膜结构增强了隔膜的耐腐蚀性和机械强度，也降低了石棉的溶胀性，有效地克服了石棉隔膜溶胀和易遭受碱腐蚀的缺点。

缺点：由于聚四氟乙烯树脂亲水性差，加入聚四氟乙烯的石棉隔膜亲水性大大降低，使得电流效率降低能耗升高，加入量越大隔膜亲水性也下降得越多。（3）聚苯硫醚隔膜聚苯硫醚隔膜（简称PPS），用于碱性电解槽中，其性能优点∶

耐热性能优异∶可以在200℃长期使用，短期耐热性和长期连续使用的热稳定性都很优越；

机械性能好∶刚性极强，表面硬度高，具有优异的耐蠕变形和耐疲劳性，耐磨性突出；

耐腐蚀性强∶碱和无机盐的水溶液，即使在加热条件下，对PPS几乎没有腐蚀作用；

尺寸稳定性好：成型收缩率小，线形热膨胀系数小，因此，在高温条件下仍表现出良好的尺寸稳定性；

电性能优良∶高温、高湿、高频率下仍具有优良的电性能。（3）聚苯硫醚隔膜缺点：PPS隔膜电阻高。

由于PPS亲水性差，电解液不能充分进入到隔膜孔隙中，在电解过程中隔膜表面出现微小气泡聚集的现象，这些现象会增加隔膜电阻，导致能耗增加。

国内科研院所目前正在研究对PPS进行改性，降低与水的接触角，增加润湿度，改善亲水性的同时，维持耐高温、耐浓碱等特性基本不变。

如果能在不降低PPS隔膜优良的物理化学性能的前提下，改善PPS隔膜的亲水性能，PPS隔膜将成为最有前景的碱性电解槽隔膜之一。（4）聚砜类隔膜

聚砜类材料（简称PSF），是应用比较早、比较广泛的一类隔膜材料，也是隔膜材料研究的热点之一。聚砜类树脂主要有双酚A型聚砜、聚醚砜、聚醚砜酮、聚苯硫醚砜等。

PSF隔膜优点∶具有优良的抗氧化性、热稳定性和高温熔融稳定性，同时具有优良的机械性能、耐高温、耐酸碱、耐细菌腐蚀、原料价廉易得，pH值应用范围广等。

PSF隔膜缺点∶亲水性能差，使隔膜的水通量低，抗污染性能不理想，影响其应用范围和使用寿命。

因此，对PSF隔膜材料的改性工作，多集中在提高其亲水性上，主要通过向其中引入亲水性物质，来改善PSF隔膜材料的亲水性。（5）聚醚醚酮隔膜

聚醚醚酮（简称PEEK），是一种具有耐高温、耐化学腐蚀的高分子材料，可用作高温结构材料、电绝缘材料、增强材料等。近年来也逐渐应用于碱性水电解槽的隔膜材料。

市场上常见的PEEK隔膜是由PEEK纤维通过机织制得，隔膜的性能与隔膜的厚度和编织方式有关。电极

碱性电解槽的电极，是电化学反应发生的场所，也是决定电解槽制氢效率的关键。

目前国内大型碱性电解槽使用的电极，大多是镍基的，如纯镍网、泡沫镍或者以纯镍网或泡沫镍为基底喷涂高活性催化剂。镍网一般是由40-60目的镍丝网经过裁圆而成，镍丝的直径大约在200μm左右。镍网产品比较成熟，价格低廉，具有良好的耐酸、耐碱、耐高温等性能。

泡沫镍价格低廉、产品成熟，电极材料内部充满大量微孔，表面积非常大，溶液与电极的接触面积因此大大增大，缩短了传质距离，极大地提高电解反应效率。电极

涂层催化剂种类主要有两种∶一种是高活性镍基催化剂，目前常见的有雷尼镍、活化处理的硫化镍、镍钼合金或者活化处理的镍铝粉等；一种是含有贵金属的催化剂（铂系催化剂，钉系催化剂，铱系催化剂等）。

涂层方式有喷涂、滚涂、化学镀等方式，不同方式性能和成本也会有差异。国内电解槽电极喷涂分三种∶只喷涂阳极、只喷涂阴极和阴阳极全部喷涂。碱性电解槽是最古老、技术最成熟也最经济、易于操作的电解槽，是目前被广泛使用的电解槽，尤其是被使用在大规模制氢工业中。碱性电解槽的缺点是，其电解效率在碱性电解槽、聚合物电解槽和固体氧化物电解槽这三种电解槽中最低。碱性水电解碱性水电解电解水反应在电解槽中进行，电解槽内充满电解质，用隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室，各室内分别置有电极。用加入电解质的水溶液作为电解液。当在一定电压下电流从电极间通过时，则在阴极上产生氢气，在阳极上产生氧气，从而达到水的电解。电极选择材料

铂系金属是作为电解水电极的最理想金属，但在实际中为了降低设备和生产成本，常采用制备简单、成本低同时又具有良好的电化学性能和较好的耐蚀性的镍合金电极。

碱性水电解电解槽是整个系统的核心，结构分单极及双极两种。单极式电解槽中电极是并联的双极式电解槽中则是串联的单极式电解槽示意图双极式电解槽示意图碱性水电解双极式的电解槽结构紧凑，减小了因电解液的电阻而引起的损失，从而提高了电解槽的效率。现在工业用电解槽多为双极式电解槽。为了进一步提高电解槽转换效率，需要尽可能地减小提供给电解槽的电压，增大通过电解槽的电流。减小电压可以通过开发新的电极材料、隔膜材料及新的电解槽结构来实现。碱性水电解为了进一步提高电解槽的电解效率，需要尽可能地减小提供给电解槽的电压，增大通过电解槽的电流。减小电压可以通过发展新的电极材料、新的横隔膜材料以及新的电解槽结构—零间距结构（zero-gap）来实现。碱性水电解多孔的电极直接贴在横隔膜的两侧。在阴极，水分子被分解成Ht和氢氧根离子（OH-），OH-直接通过横隔膜到达阳极，生成氧气。因为没有了传统碱性电解槽中电解液的阻抗，所以有效增大了电解槽的效率。碱性水电解碱性水电解制氢流程碱性水电解制氢装置固体聚合物水电解固体聚合物电解质，简称SPESPE是美国通用电气公司于20世纪50年代后期开始发展起来的。70年代初，开始将SPE应用于电解水制氢（氧）方面。90年代以后，随着各国对氢能的重视，这项技术得到进一步发展。固体聚合物水电解PEM（Protonexchangemembrane）是质子交换膜电解水技术的简称。和碱性电解水制氢技术不同，PEM电解制氢技术使用质子交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质（30%的氢氧化钾溶液或26%的氢氧化钠溶液），并使用纯水作为电解水制氢的原料，避免了潜在的碱液污染和腐蚀问题。固体聚合物水电解固体聚合物水电解SPE电解槽反应示意图SPE电解槽结构示意图工作原理SPE水电解技术用一种特殊的阳离子交换膜，起到隔离气体及离子传导的作用。去离子水被供到膜电极上。在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子，电子通过外电路传递到阴极，氢离子以水合的形式通过SPE膜到阴极。在阴极，氢离子和电子重新结合成氢气，同时部分水也被带到阴极。

固体聚合物水电解SPE水电解制氢（氧）技术的核心是SPE电解槽，它由膜电极组件、双极板、密封垫片等组成。SPE水电解技术特点：（1）具有高的电流密度高、装置安全可靠、维修量小、使用寿命长。（2）电解质为非透气性隔膜，能承受较大的压差，从而简化了压差控制，启动和停机迅速。（3）去离子水既是反应剂又是冷却剂，省去冷却系统，减少了装置的体积和重量。固体聚合物水电解固体聚合物水电解

质子交换膜是PEM电解槽的核心零部件之一。在PEM电解槽中，质子交换膜即充当质子交换的通道，又作为屏障防止阴阳极产生的氢气和氧气互相接触，并为催化剂涂层提供支撑。因此，质子交换膜需要具备极高的质子传导率和气密性，极低的电子传导率。与此同时，质子交换膜还需要具备良好的化学稳定性，可以承受强酸性的工作环境；较强的亲水性也必不可少，这可以预防质子交换膜局部缺水，避免干烧。质子交换膜的性能好坏，直接影响着PEM电解槽的运行效率和寿命。固体聚合物水电解固体聚合物水电解

和燃料电池相比，PEM电解槽在催化剂的使用上更加依赖贵金属材料。在PEM电解槽的强酸性运行环境下，非贵金属材料容易受到腐蚀，并可能和质子交换膜中的磺酸根离子结合，降低质子交换膜的工作性能。目前常用的阴极催化剂为以碳为载体材料的铂碳催化剂。

在酸性和高腐蚀性的环境下，铂仍然可以保持较高的催化活性，确保电解效率；而碳基材料即为铂提供了载体，也充当着质子和电子的传导网络。催化剂中的铂载量约在0.4-0.6g/cm²，铂的质量分数约在20%-60%之间。固体聚合物水电解

PEM电解槽的气体扩散层材料选择和燃料电池的气体扩散层选择有所不同。燃料电池通常选择碳纸作为阴极和阳极的气体扩散层材料。在PEM电解槽中，由于阳极的电位过高，高氧化性的运行环境足以氧化碳纸材料，通常选择耐酸耐腐蚀的钛基材料作为PEM电解槽阳极气体扩散层的主要材料，并制作成钛毡结构以确保气液传输效率。钛基材料在长时间的使用下容易钝化，形成高电阻的氧化层，降低电解槽的工作效率。为了防止钝化现象的发生，通常会在钛基气体扩散层上涂抹一层含有铂或者铱的涂层进行保护，确保电子传导效率。PEM电解槽的阴极电位较阳极更低，碳纸或钛毡都可以作为气体扩散层的材料。。固体聚合物水电解

PEM电解槽双极板和燃料电池双极板的结构和使用材料有很大的区别。在结构方面，PEM电解槽双极板不需要加入冷却液对设备进行冷却，使用一板两场的结构就可以满足运行需求，相比于燃料电池双极板两板三场的结构更为简单。在材料方面，PEM电解槽中阳极的电位过、高，燃料电池常用的石墨板或者不锈钢制金属板容易被腐蚀降解。使用钛材料可以很好的避免金属腐蚀导致的离子浸出，预防催化剂的活化电位收到毒害。但由于钛受到腐蚀后，容易在表面形成钝化层，增大电阻，通常会在钛板上涂抹含铂的涂层来保护钛板。固体聚合物水电解

质子交换膜的加工上仍然存在难度。和燃料电池使用的质子交换膜（厚度10微米左右）相比，PEM电解槽使用的质子交换膜更厚（150-200微米），在加工的过程中更容易发生肿胀和变形，膜的溶胀率更高，加工难度更大。目前使用的质子交换膜大多采用全氟磺酸基聚合物作为主要材料。国内外使用最为广泛的主要为杜邦（科慕）的NafionTM系列，例如Nafion115和117系列质子交换膜，其他膜产品包括陶式的XUS-B204膜以及旭硝子的Flemion®膜等。固体氧化物水电解制氢（SOEC）它是一种高效、低污染的能量转化装置，可以将电能和热能转化为化学能。中间是致密的电解质层，两边为多孔氢电极和氧电极。电解质的主要作用是隔开氧气和氢气,并且传导氧离子或质子。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

从技术原理上进行分类，SOEC可分为氧离子传导型SOEC和质子传导型SOEC。质子传导型SOEC在电解质中传导质子。设备运行时，高温水蒸气从阳极侧进行供给。

水分子在阳极参与氧化反应，失去电子后生成氧气和质子。质子通过质子传导电解质到达阴极后发生还原反应，在阴极处生成氢气。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

氧离子传导型SOEC在电解质中传导氧离子。和质子传导型SOEC有所区别的是，氧离子传导型SOEC从阴极（氢电极）处供给水蒸气。水分子在得到电子后生成氢气，并电离出氧离子。氧离子经过电解质传导至阳极后，经氧化形成氧气。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

由于质子传导型SOEC在技术层面的要求更高，尤其是材料选择上存在很多障碍，目前的发展进度远远落后于氧离子传导型SOEC。在市场上，对SOEC的商业化尝试主要集中于氧离子传导型SOEC。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

固体氧化物水电解制氢（SOEC）固体氧化物电解池在高温条件下操作，有望得到比常规电解方法更高的能源转化效率，而且产生的污染很小，但由于工作在高温下（1000℃），存在着材料和使用上的一些问题。SOEC的能量来源可以是核能、各种可再生能源或其他高温热源。随着研究的进一步深入，固体氧化物电解槽技术将成为制氢的主要技术。固体氧化物水电解制氢（SOEC）固体氧化物水电解制氢（SOEC）

电解质的性质决定了SOEC的技术路线和阴、阳极材料的选择（高温下热膨胀系数需保持一致）。电解质的主要作用是将在阴极产生的氧离子传导至阳极，阻隔电子电导，并防止阴阳极产生的氢气和氧气相互接触。因此，电解质层需要有极高的离子传导率和极低的电子传导率。为了防止阴极的氢气渗透进入阳极，电解质层的气密性必须高。此外，为了减少电解池的欧姆损失，电解质层的厚度要尽可能减小。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

电解质材料通常选用导电陶瓷材料。在800-1000℃的高温运行环境下，常用的电解质材料有钇稳定的氧化锆（YSZ）和航稳定的氧化锆（ScSZ）。由于YSZ即可以提供优良的氧离子电导率，相比ScSZ又具备一定的成本优势，已经成为了最常用的电解质材料。在600-800℃的中温运行环境下，镧锶镓镁（LSGM）、钐掺杂的氧化铈（SDC）和钆掺杂的氧化铈（GDC）也是较为常用的电解质材料。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

阴极是原料水分解的场所，并提供电子传导通道。这要求阴极材料具有良好的电子导电率、氧离子导电率和催化活性，以确保反应的顺利进行。与此同时，由于阴极需要和高温水蒸气直接接触，阴极材料需要在高温高湿下具备化学稳定性。材料还必须具备合适的孔隙度，保证电解所需水蒸气的供应和氢气产物的输出。由于在高温下，热膨胀系数不匹配会导致过高的机械应力，最终使材料破碎。因此，阴极材料必须和电解质材料具有类似的热膨胀属性。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

阴极材料通常选用金属陶瓷复合材料。镍（Ni）、钴（Co）、铂（Pt）、钯（Pd）都满足SOEC对阴极材料的要求。镍的成本较低，对水的分解反应具有良好的催化活性，用Ni和YSZ制造的金属陶瓷复合材料成为了最常用的阴极材料。使用YSZ和Ni作为阴极材料，可以使阴极的热膨胀系数接近以YSZ为主要材料的电解质，保持SOEC的机械稳定性。YSZ还可以提高界面的电化学反应活性，确保SOEC的工作效率。固体氧化物水电解制氢（SOEC）

阳极是产生氧气的场所。阳极材料必须要在高温氧化的环境下保持稳定。与此同时，为了确保氧气的顺利生成，阳极材料必须具备优良的电子导电率、氧离子导电率和催化活性；材料必须采用多孔结构，便于氧气的流通。最后，为了保持高温下的机械稳定，阳极材料的热膨胀系数也必须和电解质相匹配。使用钙钛矿氧化物制备的导电陶瓷材料是目前最常用的阳极材料。其中，掺杂锶的锰酸镧（LSM）的化学催化活性高，和YSZ电解质的热膨胀系数接近，是其中最具代表性的材料之一。聚合物阴离子交换膜水电解制氢（AEM）

AEM电解水是目前较为前沿的电解水技术之一；

AEM电解水技术结合了碱性电解水技术和PEM电解水技术的优点。相比碱性电解水技术，AEM技术具有更快的响应速度和更高的电流密度；而相比PEM电解水技术，AEM技术的制造成本更低。聚合物阴离子交换膜水电解制氢（AEM）聚合物阴离子交换膜水电解制氢（AEM）

阴离子交换膜是AEM电解池中最重要的部分，直接决定着AEM电解设备的工作效率和运行寿命。阴离子交换膜的作用是将氢氧根离子从阴极转导至阳极。因此，构成阴离子交换膜的材料需要具备较高的阴离子传导性和极低的电子传导性。由于在AEM电解设备中，局部区域会出现高碱性，理想条件下，阴离子交换膜需要具备优秀的化学和机械稳定性。与此同时，为了隔绝阴极和阳极，防止氢气和氧气相互接触产生爆炸，阴离子交换膜必须具备极低的气体渗透性。聚合物阴离子交换膜水电解制氢（AEM）

目前的阴离子交换膜通常选用聚合物作为其主要材料。由于AEM电解水技术还处于研发阶段，现阶段仍未找到最合适的材料，在研发中使用较多的有芳香族聚合物。目前材料的选择仍然存在许多问题∶1、芳香族聚合物在碱性环境中长期运行时，尤其是在加入了稀KOH溶液作为辅助电解质的情况下，会慢慢被降解，影响AEM电解水设备的稳定性和系统寿命；2、由于氢氧根离子在阴离子交换膜中的传导性比质子在质子交换膜中的传导性低的多，为了保持AEM电解池的工作效率，研发机构倾向于制作更薄的阴离子交换膜，以减少氢氧根离子M传导时收到的阻力，但这也会降低阴离子交换膜的机械稳定性，使它容易出现孔洞。4、电解水制氢工艺的主要设备4——气体分离及冷却设备气体分离：电解槽产生氢气，氧气与部分电解液进入气体分离器,碱液和气体凭借各自的重力和浮力进行有效的分离。4、电解水制氢工艺的主要设备4——气体分离及冷却设备气液分离器的作用是初步分离从电解槽来的气体中夹带的大量的电解液，并对电解液进行适当的冷却。冷却后的电解液经循环管、电解液过滤器返回电解槽，构成闭合循环。每台电解槽都有氢气分离器和氧气分离器。（立式）氢（氧）分离洗涤器ZDQ30~60使用的分离器卧式氢（氧）分离器电厂使用的分离器ZDQ80~350使用的分离器碱液冷却器和氢（氧）气体冷却器电厂使用的冷却器80~300立方使用的冷却器

350立方使用的冷却器闭式冷却水系统4、电解水制氢工艺的主要设备5——气体洗涤塔气体洗涤器的作用是进一步除去分离器来的气体中夹带的电解液，并把气体冷却至常温。每台电解槽配置一个氢气洗涤器和一个氧气洗涤器。4、电解水制氢工艺的主要设备5——气体洗涤塔氢气处理工艺将来自电解槽的携带少量碱雾的高温湿氢气在洗涤塔内用循环水进行喷淋冷却降温,除去夹带的碱雾后进入氢气压缩机,增压后的氢气经一段、二段冷却器降温,再经水雾分离器后,输送至氢气分配台,经分配台送至下游工序。4、电解水制氢工艺的主要设备5——气体洗涤塔氢气洗涤塔主要由塔体、两层液体分布器、喷淋嘴、氢气进出口,循环水进出口等组成。氢气由塔中部进入洗涤塔,与由塔上部进入塔内的循环水经喷淋嘴喷出后与氢气逆流热交换,去除碱雾,同时对氢气进行降温。氢气洗涤塔具体工艺流程立式氢（氧）洗涤器80~350使用的洗涤器电厂使用的洗涤器氢分离洗涤器4、电解水制氢工艺的主要设备6——电解液储罐碱箱、水箱补水系统主要由补水箱，碱液箱，两台补水泵，一台配碱泵组成。Ⅰ补水泵把水打入#1制氢装置氢侧和氧侧分离器中，Ⅱ补水泵把水打入#2制氢装置氢侧和氧侧分离器中。配碱泵把碱液打入电解槽中。补水系统图冷却水系统冷却设备有：氢（氧）分离器，碱液冷却器，气体冷却器。碱液过滤器

电厂使用的过滤器4、电解水制氢工艺的主要设备7——气罐气罐包括氢气储罐，氧气储罐和空气储罐。气罐为制氢站配套设备，用于储存产品气和仪表用气，容量可定制。4、电解水制氢工艺的主要设备8——过滤器氢气过滤器（H2Filter）是指安装在氢气管道上，过滤网将杂质污物阻挡，排出清洁的氢气，以保护阀门及设备的正常工作和运转，提高氢气的效率。氢气过滤器主要有Y型过滤器，T型过滤器，U型过滤器三种结构形式。80~350使用的过滤器80~350使用的过滤器4、电解水制氢工艺的主要设备9——压缩机电解水制氢系统如有下述情况之一时应设置氢气压缩机：电解水制氢装置工作压力低于氢气用户要求的压力；系统按要求设有储氢罐时，应提升氢气压力；采用长输管道对外供氢时，应提高氢气压力以满足沿途和末端的用氢压力等。若电解水制氢系统生产的氢气可能有多种供氢方式时，应经技术经济比较选择2种以上的压力等级配置压缩机。根据容量、压力和氢气纯度状况，氢气压缩机可选用往复式、离心式压缩机，中小容量的高压等级可选用隔膜式压缩机等。4、电解水制氢工艺的主要设备10——气体精制塔4、电解水制氢工艺的主要设备11——干燥干燥部分按常温吸附法去除氢气中的水份，用电加热方法根据分子筛再生的原理实现系统内氢气干燥的目的。主要由干燥塔，气体冷却器构成。干燥的主要过程，加热，吹冷，自冷。干燥系统图干燥器工作过程干燥部分设两台吸附干燥器（1-15、1-16）一台工作，另一台再生，互相切换，交替工作，连续供气。1）干燥器（1-15）吸附（1-16）加热再生过程。电解氢气经AV-24进入干燥器（1-16）进行内部分子筛的加热再生，气体经氢气气体冷却器（1-18）通过阀门AV-14、AV-13进入氢气气体冷却器1-17进入吸附干燥器1-15进行吸附干燥再经气体过滤器1-14过滤进入下一环节。氢气中的水分在气体冷却器中凝结经阀AV-16、AV-15定时通过排水水封（12）排凝。2）干燥器（1-15）吸附（1-16）吹冷过程上一过程阀门工作状态不变，停止干燥器（1-16）的加热，进行干燥器（1-16）的吹冷过程。氢气流程不变。氢气经AV-23、AV-13过氢气冷却器（1-17）进入干燥器（1-15）继续进行吸附工作，产出干燥后氢气一部分经氢气过滤器供给下一系统。另一部分经SV-08调节流量后，过AV-17、反吹进入干燥器（1-16），使干燥器（1-16）入口端及内部充入干燥后的产品气，充入氢气经氢气冷却器（1-18），经AV-16阀排入氢气排水水封。3）干燥器（1-15）吸附，（1-16）自冷过程在上一流程阀门工作状态下，关闭AV-17，氢气经阀AV-23、AV-13、氢气冷却器（1-17）、干燥器（1-15）、氢气过滤器继续供气。此过程由于干燥器（1-16）的进出口阀门均为关闭状态，所以工作在自然冷却状态。4）干燥器（1-15）、（1-16）吸附过程在上一流程阀门工作状态下，打开AV14，使氢气分别经氢气冷却器（1-17）（1-18）冷却、干燥器（1-15）（1-16）吸附后，进入氢气过滤器。产出产品气，供给下一系统。4、电解水制氢工艺的主要设备12——高压氢气氧气贮存及装瓶设置储氢罐既是确保设备稳定运行的措施，又为减少投资、降低氢气成本创造了条件，尤其是对于离网的光伏发电、风电制氢效果更为明显。通常，储氢罐压力高于制氢压力、供氢压力，因此设有储氢罐的电解水制氢系统应设有氢气压缩机，并在储氢罐供氢端设有压力调节装置。储氢罐可根据储氢压力要求，配置球形罐、筒形罐。电解水制氢系统的储氢罐总容量应根据具体项目的制氢量及电源的波动性、用氢量或供氢量等的不均衡状况，经技术经济比较后再确定。储氢罐氢气储罐3.处理器（框架I）3.1处理器的作用3.2处理器的结构3.3（立式）氢（氧）分离洗涤器3.4卧式氢（氧）分离器3.5立式氢（氧）洗涤器3.6碱液冷却器和氢（氧）气体冷却器3.7卧式氢（氧）分离冷却器3.8碱液过滤器3.9捕滴器3.10屏蔽泵水电解制氢以10立方制氢设备的主要性能工作原理用途与性能设备包括范围主要结构

1).氢气产量：10Nm3/h(20℃)2).氧气产量：5Nm3/h3).氢气纯度：≥99.9%4).氧气纯度：≥99.2%5).氢气含湿量:≤4g/Nm3(经过洗涤分离后)6).系统工作压力：3.14MPa(也可在0.8-3.14MPa之间的任何压力下运行)水电解制氢以10立方制氢设备的主要性能工作原理用途与性能设备包括范围主要结构

7).氢、氧分离器液位差：

5mm8).电解槽小室总数：62(34)个9).小室电流:370A10).电解槽额定电压：62V～72V（30V～42V）11).电解槽总电流：740A12).电解槽工作温度：≤90

C

水电解制氢以10立方制氢设备的主要性能工作原理用途与性能设备包括范围主要结构

13).电解槽直流电耗：4.8KWh/Nm3H2

14).电解液:26%NaOH或30%KOH15).氢气干燥量：10Nm3/h16).干燥后氢气湿度:露点≤-50

C,绝对湿度≤0.0291g/m317).干燥器工作温度:1.干燥:室温2.再生:160

C～230

C18).干燥器工作周期:24小时19).干燥器额定功率:2.2KW

水电解制氢制氢装置使用条件工作原理用途与性能设备包括范围主要结构1).设备布置在室内2).原料水：蒸馏水，要求电阻率＞105Ω.cm，氯离子含量＜2g/m3，铁离子含量＜1g/m3，悬浮物＜1g/m3，用量:10Kg/h。3).冷却水:a.系统冷却水:温度≤30

C；压力0.15-0.3MPa；水质要求:电阻率

2500Ω.cm，PH值在6-9之间；用量约5m3/h。b.整流柜用冷却水:温度5-35

C，压力0.05-0.2MPa，水质要求同上；用量约1.5m3/h。4).电源:整个系统由MCC柜统一供电。进入MCC柜的母线应为两路:一路工作，一路备用。电压:380V50HZ，三相四线制。功耗:100kw。

工艺流程主要系统电解槽气体分离系统电解液循环系统气体干燥系统补水系统冷却水系统充氮系统电气系统充氮系统由压缩氮气，气水分离器，电解槽，干燥塔，排空阀构成。常见故障（1）可控硅超温原因：整流柜采用风冷，冷却效果差。解决方法，用空调加强冷却。发生可控硅超温时，等几分钟复位整流柜。（2）