水の電気分解による水素製造、特に再生可能エネルギー源を使用した水素製造は、現在、多くの水素源の中で最も炭素排出量が少ないプロセスであり、「グリーン水素」とも呼ばれています。現在、電解水による水素製造には、主にアルカリ水（AKL）電気分解技術、プロトン交換膜（PEM）電気分解技術、固体酸化物（SOEC）電気分解技術、および塩基性アニオン交換膜（AEM）電気分解技術の4つの技術が使用されています。そのうち、SOEC技術とAEM技術はまだ実験室段階にあり、市場にはいくつかのパイロットプロジェクトしかありません。これら2つの技術にはそれぞれ技術的な利点があることは否定できませんが、実験室から大規模な生産アプリケーションまでにはまだまだ長い道のりがあります。
現在、プロジェクト電解装置の本当に大規模な応用はアルカリ電解装置とPEM電解装置であり、中国ではアルカリ電解装置が90％以上を占め、海外ではPEM電解装置が主流です。実際、PEM電解装置はアルカリ電解装置よりも技術的に進んでいます。
まず、アルカリ電解槽の技術は非常に成熟しており、設備の生産能力は1-2000Nm³/hであり、生産難易度が低く、使用が便利です。 PEM電解槽の技術がより進歩しているということは、PEM電解槽の設計、生産、使用の難易度が高いことを意味します。最大のPEM電解槽の生産能力はわずか200Nm³/hであり、大規模な問題が解決されるまで、将来のグリーン水素の需要増加に対応することは困難です。 第二に、コストの観点から、PEM電解槽の陰極には貴金属イリジウムを使用する必要があり、陽極には貴金属プラチナが必要です。 イリジウムだけで言えば、現在の陰極イリジウム負荷2-5mg/cm2によると、1トンのイリジウム金属は1GWのPEM電解セル設置容量しか供給できず、イリジウムの年間生産量はわずか5トンです。 単一装置に換算すると、200Nm³/hのPEM電解装置には1Kgのイリジウムが必要で、現在の市場価格203ドル/gによると、イリジウムのコストだけで200ドルになります。000。アルカリ電解装置の電極は一般にニッケル金属で、コストは非常に低く、アルカリ電解装置の総コストはPEM電解装置の4分の1にすぎません。
性能面では、アルカリ電解装置とPEM電解装置は、水素製造の消費電力、システムのエネルギー消費と効率にほとんど差がありませんが、電流密度と起動時間には大きな差があります。従来のアルカリ電解装置の電流密度は一般的に2000-3000A/m2に過ぎませんが、PEM電解装置の電流密度は一般的に10000A/m2以上です。電流密度が高いということは、PEM電解装置の容積が小さく、同じ水素製造量で占める面積が小さいことを意味します。PEM電解装置の電流密度が増加すると、電解装置の発熱が速くなります。動作温度に到達するまでの時間が短いため、コールドスタート時間が短くなります。
しかし、技術の発展により、アルカリ電解装置の電流密度と起動時間はさらに改善されました。
