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电解水技术与光解水、热化学制氢的不同特点：电解水技术成熟、设备简单、无污染，所得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种场合，缺点是耗能大、制氢成本高；光解水技术目前难点是催化剂研制；热化学循环制氢系统更复杂，但制氢效率较高，结合可再生能源，利用效率更高。 目前商品化的水电解制氢装置的操作压力为 0.8~3Mpa,操作温度为80~90℃，制氢纯度达到99.7%，制氧纯度达到 99.5%。 水电解制氢的关键是如何降低电解过程中的能耗，提高能源转换效率。电解水制氢一般都以强碱、强酸或含氧盐溶液作为电解液。目前商用电解槽法，能耗水平约为 4.5~5.5kwh/Nm3H2，能效在 72%~82%之间。折算下来，水电解制氢成本相当于 30~40 元/kg，用电解法生产气态氢的价格比汽油约高 65%，如果生产液态氢，则比汽油高约 260%以上。 中国电解制氢技术领域专利申请区域分布 中国电解制氢专利申请个数
热化学循环水分解制氢可耦合核能、太阳能甚至是工业废热进行高效制氢，每一步反应条件温和，理论上不会排放任何污染物；若能在高温耐腐蚀材料等方面实现突破，将是最有希望实现工业化规模应用的技术方式。根据循环过程中使用过的不同物质，一般将热化学循环水分解制氢分成 4 大类：金属氧化物体系、金属卤化物体系、含硫体系以及电解-热化学联合的杂化体系。 热化学硫碘循环水分解制氢原理
使用电解水的方法大规模制氢有两条主要的降本途径：1）降低电解过程的能耗；2）充分利用可再生能源，使用弃风弃水弃光所产生电能进行电解水。 各国通过研发新型技术降低电解过程中的能耗，但是根据热力学原理，电解水制备 1m3氢气和 0.5m3氧气的最低电耗为 2.95度电。由此可知，该途径降低成本的空间有限、技术复杂。 日本的新型技术将能耗降低到 3.8kwh/Nm3H2；美国 GE 公司开发的固体高分子电解质（SPE）水解法，以离子交换膜作为隔膜和电解质，使电解过程的能耗大大降低。针对电解水技术方面的改进主要集中在电解池、聚合物薄膜电解池和固体氧化物电解池等种类，电池能效率由 70%提高到 90%，但考虑到发电效率，实际上电解水制氢的能量利用效率不足35%。 各地大工业谷电价格
2016年调整后的燃煤发电标杆上网电价 我国可再生能源丰富，每年弃水弃风的电量都可以用于电解水。我国拥有水电资源 3.78亿 kw，年发电量达到 2800亿 kwh。水电由于丰水器和调峰需要，产生了大量的弃水电能。我国风力资源也非常丰富，可利用风能约2.53 亿 kwh，相当于水力资源的 2/3。但风电由于其不稳定的特性，较难上网，因此每年弃风限电的电量规模庞大。如果将这部分能源充分利用起来，产生的经济效益是可观的。 例如，三峡电站建成后，在每年的 5~8月弃水电能高达 45亿kwh，即使建设一座 180 万千瓦的抽水蓄能电站联合运行，三峡电站的弃水电能仍有 21亿 kwh。若将此电能用于电解水制氢，可生产氢气 4~4.5亿Nm3，可见利用水电站的弃水电能来制氢，将会使我国出现一个巨大的氢源基地。 目前燃料电池汽车的分布主要以东部沿海城市为主，如果考虑到氢气的运输成本，使用中西部地区的弃水电能进行氢气的制备尚不具备成本优势。 2010 年至 2015 年，我国弃风电量累计达到 997 亿千瓦时，直接经济损失超过 530 亿元。仅过去一年弃风电量就达到 339 亿千瓦时，直接经济损失超 180 亿元，几乎抵消全年风电新增装机的社会经济效益。解决这样的一个现状的合理方式之一是采取储电的方法。若利用氢能燃料电池来储电，则可解决风能发电的平衡问题——利用风能发电的电能来电解水制氢，它成为氢能燃料电池的燃料，而燃料电池又用来储电。这个循环过程，既可解决风能发电的负荷平衡，又可制得一定数量的氢能。 例如，江苏盐城周边有 1000 多家风电厂，目前所产生的电能无法并网，使用这些风电所产生的电能，结合海水电解技术，所产生的氢气成本可以达到2元/Nm3，相对而言已经具备了和汽油能源竞争的能力。 江苏省风电项目分布
全国弃风限电统计
风能太阳能互补制氢原理框图 |
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