碱性电解水技术是电解水技术中发现得早的，也是目前电解水技术中为成熟的。其原理可以简单地描述为：在两个电极之间施以直流电，并用隔膜将阴阳两极分离开来，在阳极，OH-发生氧化反应生成氧气，在阴极，H+被还原生成氢气，如图 1-1 所示。通常高比表面的镀镍钢板或者镍铜铁作为阳极催化剂，并在上面负载锰、钨和钌的氧化物，质量分数为 30%的 KOH 或者 Na OH 溶液作为电解液，镀有高比表面镍或者镍钴合金的钢材则作为阴极催化剂，运行时，槽压一般在 1.9 V 到 2.6 V 之间。在未来的研发中，制氢设备不断迭代升级，有望在能源转型和氢能产业中发挥更为重要的作用。开封pem电解水制氢进展
目前，氢气的制取有三种较为成熟的技术路线：1、以煤炭、天然气为的化石原料制氢，该技术路线的成本较低、技术成熟，但存在大量温室气体的排放，企业有：中国石化、中国石油等；2、以焦炉煤气、氯碱尾气为的工业副产制氢，该技术路线成本较低，但存在受到原料供应和地点的限制，企业有：美锦能源、镇洋发展等；3、以碱性电解槽和质子交换膜电解槽为的电解水制氢，该技术路线成本较高，制氢成本受限于电价，企业有：隆基绿能、阳光电源、宝丰能源等。石家庄电解水制氢设备厂家接近 75%的绿氢项目坐落于三北地区，约 80%的项目采用碱性电解水制氢技术。
从常远的角度来看，通过电解水制取的绿色氢气是未来发展的主旋律，光伏产生的富余绿色电力用来电解水，制备成氢气，并存储起来。这种模式是目前人类为理想的绿色能源组合方式。我国发展光伏和氢能源，可以有效降低温室气体的排放，是碳中和和碳达峰的宏伟目标的重要举措。同时，由于氢能源的存储和运输可以跨越时间和地点，当未来十几年后，我国的能源安全就能得到更好的保障。电解水制取氢气的过程中没有温室气体的排放，属于绿氢，是比较符合人类环保要求的一种氢气制取方式。电解水制氢主要有四种技术路线：碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、固体氧化物电解水制氢（SOEC）、阴离子交换膜电解水制氢（AEM）。
水电解制氢是利用电能将水分解为氢气和氧气的过程，可以用下面的化学方程式表示：2H 2O ----->2H2 + O2水电解制氢需要一个电解槽，其中有两个电极（阳极和阴极），分别连接到电源的正负极。水在电解槽中充当电解质，可以传导电流。当通电时，水在阳极发生氧化反应，生成氧气和正电荷的氢离子（H +）。而在阴极发生还原反应，氢离子与负电荷的电子（e -）结合生成氢气。具体的反应如下：阳极反应：2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -阴极反应：4H + + 4e - 2H 2水电解制氢的效率取决于所需的电压和实际消耗的电能。理想情况下，水电解制氢只需要1.23 V的电压，这是水分解为氢气和氧气所需的**小热力学势差。但实际上，由于电极材料、电解质、温度、压力、反应动力学等因素的影响，水电解制氢需要更高的电压才能进行，一般在1.8~2.4 V之间。因此，水电解制氢的效率一般在50~80%之间。随着绿氢产业备受重视，带动电解水制氢设备需求大幅上涨，设备订单同比也明显增长。
碱性电解水制氢技术被认为是成熟且成本效益比较高的电解水技术。一般采用 KOH 或 NaOH 作为电解液，浓度在 20%~30% 之间，隔膜多采取聚苯硫醚、聚砜等多孔聚合物材料。其原理为在两个电极之间施以直流电，并用隔膜将阴阳两极分离开来，在阴极水分子被还原，生成氢气和氢氧根离子，生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极，在阳极侧失电子析氧，生成氧气和水。碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和BOP辅助系统。电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电板、隔膜等零部件组装而成。国内生产的PEM电解槽单槽制氢规模大约在200 Nm3/h，国外生产的PEM电解槽单槽制氢规模可以达到500Nm3/h。甘肃PEM电解水
PEM电解堆与燃料电池电堆存在极大相似性，大部分PEM电解堆研发工程师也一般具有燃料电池电堆开发经验。开封pem电解水制氢进展
2023年全球电解水制氢项目开始向大型化、万吨级发展。据能景研究统计，2023年1月至12月全球新增建成的电解水制氢项目中，千吨级以上氢气产能的项目数量占比增大，由上一年度同期的约12%提升到了29%。其中，2023年全球至少3项达到了万吨级氢气产能，其中规模比较大的是中国中石化新疆库车绿氢项目，氢气产能约2万吨/年，电解槽装机260MW。另有1万吨/年氢气产能项目2项，分别为中国的三峡集团内蒙古纳日松光伏制氢项目，电解槽装机70MW；巴西比较大氮肥企业Unigel位于卡马萨里的一期绿氨项目（设计产能1万吨/年），电解槽装机60MW。开封pem电解水制氢进展
