PEM電解水制氫是一種清潔高效的氫氣生產(chǎn)技術(shù)。其核心設(shè)備為PEM電解槽，它利用聚合物電解質(zhì)膜(PEM)和電解技術(shù)將水分解為氫氣和氧氣。

PEM電解槽基本由PEM膜、陽(yáng)極、陰極、隔膜、極板、梁板和端板等組成。在電場(chǎng)作用下，水在PEM膜兩側(cè)分解為氫離子和氧氣。氫離子穿過(guò)PEM膜至陰極并得到電子生成氫氣放出，氧氣在陽(yáng)極放出。PEM膜阻止氧氣和氫氣混合，實(shí)現(xiàn)高純度氣體生產(chǎn)。

PEM電解槽的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高、體積小、動(dòng)力響應(yīng)快，非常適合小型分散式氫能系統(tǒng)和氫氣加注站。PEM電解槽對(duì)水質(zhì)有較高要求:

1. 電導(dǎo)率：<0.1μS/cm，否則影響產(chǎn)氫量和效率。

2. 總?cè)芙夤腆w(TDS)：<10ppm，避免雜質(zhì)穿過(guò)PEM膜。

3. 硬度：<0.02mmol/L(0.7mg/L CaCO3)，防鈣離子損害PEM膜。

4. 主要離子(Na+、Ca2+、Fe2+、Cl-等)：<0.1ppm，Cl-最好<0.05ppm。

5. 無(wú)機(jī)不純物(SiO2、PO43-等)：<0.01ppm。

6. 重金屬離子(Cu2+、Ni2+、Cr3+等)：<0.01ppm。

7. 細(xì)菌數(shù)：<10CFU/ml，避免生物膜污染PEM膜。

8. pH值：6.5-7.5。過(guò)酸或堿破壞PEM膜。

9. 氧含量：<8ppm，避免陰極生成過(guò)量氣體。

10. 余氯：<0.1ppm，防氯對(duì)PEM膜損害。

除上述要求外，有機(jī)物和硅油等非離子雜質(zhì)也應(yīng)嚴(yán)格控制。只有采用超純水，PEM電解槽才能高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的氫氣產(chǎn)量和使用壽命。

綜上，PEM電解水制氫是產(chǎn)生高純度氫氣的關(guān)鍵技術(shù)，但其商業(yè)化應(yīng)用還面臨PEM電解槽成本高和對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)格等挑戰(zhàn)。未來(lái)，隨著技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)擴(kuò)大，PEM電解水制氫必將在更廣范圍內(nèi)得到應(yīng)用。