一、堿性電解水技術發展歷史

AEL電解水的歷史很長，下面用簡單的時間軸來說明電解技術的演變過程：

Paets van Troostwijk和Deimann已經演示了用靜電發生器分解水。然而，只有在1800年Volta創造的第一個強大的電池，也就是伏打柱，才有可能以一種有針對性的方式使用電解。

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1820年，法拉第在他1834年才發表的科學著作中，首次提到了電解水的原理。

1900年，施密特發明了第一臺工業電解槽。僅僅兩年后，就有400臺電解設備投入使用。由于對氨的高需求，電解在1920年至1930年間蓬勃發展。在加拿大和挪威建立了裝機容量為100兆瓦的工廠，主要使用水力發電作為動力源。

1924年，Noeggenrath獲得了第一臺壓力電解槽的專利，其壓力電解槽可達100 bar。

1925年，雷尼的發現對電解技術的進一步發展具有重要意義。他檢測了電極中催化劑的活性，并使用了細粒鎳。通過將金屬鎳和金屬硅結合起來，然后用氫氧化鈉浸出硅，它能夠創造一個巨大的活性催化劑表面。

1927年，一項專利描述了鋁作為硅的替代品。鎳基電極仍然是堿性電解(AEL)的基本催化劑。

1939年，單個電解槽的產氫速度首次達到10,000 Nm3/h。

1948年，E.A. Zdansky推出了第一臺高壓工業電解槽。由于系統的效率受工作溫度的強烈影響，抗腐蝕材料被開發出來，并于1950年在120°C的AEL環境中成功地進行了測試。

1951年，Lurgi使用了Lonza的技術，并首次設計了30 bar的壓力電解槽(StatOilHydro)。

在Winsel和Justi于1954年提交了他們的Raney鎳專利后，Raney鎳在1957年被認可用于堿性電解槽(AEL)。

雷尼鎳被一種據說可以提高導電性和機械穩定性的金屬基體包圍著。新的Raney鎳催化劑降低了過電壓，并將工作溫度降低到80°C。

1967年，Costa和Grimes提出了電極排列的零間隙幾何結構，目的是通過減小兩個電極之間的距離來降低電池電阻。

小結：經過幾十年的發展，堿電解已經準備好投入市場。商用AEL系統目前已在模塊化生產，性能范圍為1-1000 Nm3/h。這相當于每個模塊消耗5.0 kW-5 MW的電力。幾個電解模塊并聯連接，以獲得更大的產氫能力。埃及阿斯旺大壩建成了最大的(無壓)AEL電解水工廠，產量為156兆瓦(相當于33,000 Nm3/h)；秘魯庫斯科建成了最大的加壓電解槽廠，容量為22兆瓦(相當于4700 Nm3/h)。題外話：以此數據來看寶豐目前還不算是全球最大的？

二、PEM發展歷史

雙子座太空計劃(1962-1966)和隨后的阿波羅計劃開啟了電解研究的新篇章:聚合物膜燃料電池發展的副產品PEM電解(PEMEL)的發展。

首先，磺化聚苯乙烯被用作電解質，然后是杜邦公司(Dupont)的Nafion，一種全氟磺酸，它在潮濕時顯示出自發相分離。

在過去的六十年里,大量的開發工作已經投入到PEMEL中，導致兆瓦級別甚至范圍更大的模塊開始示范應用(例如,西門子在美因茨能源公園約2.1 MW每個模塊）。

三、高溫蒸汽電解技術發展歷史

與AEL和PEMEL相比，高溫蒸汽電解技術(HTEL)的發展滯后了一步。

近年來，許多歐盟的項目(如RelHy、Hi2H2、GrInHy等)，以及清華大學(CN)、KIER (KR)、九州大學(JP)、美國能源部(DOE)的核能計劃(Nuclear Hydrogen Initiative)等的INET活動，都提高了HTEL的技術成熟度水平。第一批兆瓦級系統預計將在未來幾年內建成。在歐洲，Sunfire GmbH(德國德累斯頓)和SOLIDpower S.p.a(意大利、瑞士)走在HTEL商業化的前沿。

原文始發于微信公眾號（氫眼所見）：電解水制氫電解槽的發展歷史