电解水制氢 · 从入门到独立设计
📚 共计 30 章节
01
电解水制氢概述
什么是绿氢 · 电解原理 · 为什么选择电解水 · 行业现状与未来趋势
绿氢
入门
02
电化学基础
法拉第定律 · 电极电势 · 过电位 · 电流效率 · 电压效率
核心理论
03
电解槽核心部件
膜电极(MEA) · 双极板 · 气体扩散层(GDL) · 催化剂涂层
部件
结构
04
碱性电解水 (AWE)
30%KOH · 石棉/新型隔膜 · 典型操作参数
AWE
碱性
05
质子交换膜电解水 (PEMWE)
全氟磺酸膜(Nafion) · 铱/铂催化剂 · 纯水电解 · 高电流密度
PEM
贵金属
06
阴离子交换膜电解水 (AEMWE)
非贵金属催化剂 · 纯水/低浓度碱液 · 技术挑战与进展
AEM
非贵金属
07
固体氧化物电解水 (SOEC)
高温操作(700-850°C) · 氧离子导体 · 与工业余热耦合
SOEC
高温
08
电解槽极化曲线
活化极化 · 欧姆极化 · 浓差极化 · 如何解读极化曲线
性能
分析
09
电解槽效率与能耗
制氢能耗(kWh/Nm³) · 系统效率 · LHV与HHV基准
能耗
效率
10
电解槽热管理
产热来源 · 冷却方式(风冷/水冷) · 热平衡 · 温度影响
热管理
11
电解槽水管理
水平衡 · 去离子水要求 · 水循环系统 · 气水分离
水管理
12
电解槽气体处理
氢气纯化(脱氧/干燥) · 氧气处理 · 安全排放
气体
纯化
13
电源与电力电子
整流器 · DC/DC变换器 · 与光伏/风电匹配 · 动态响应
电力
可再生能源
14
系统辅助设备 (BOP)
水泵 · 气泵 · 换热器 · 阀门 · 传感器 · PLC
BOP
辅助系统
15
系统集成设计
电堆到系统集成 · P&ID · 布局优化
集成
P&ID
16
安全设计
氢气泄漏检测 · 防爆 · 通风 · 紧急停机 · IEC/ISO
安全
标准
17
性能测试与表征
极化曲线 · EIS · 循环伏安 · 耐久性测试
测试
EIS
18
材料选择与腐蚀防护
双极板(不锈钢/钛/石墨) · 涂层 · 密封材料
材料
腐蚀
19
催化剂设计与制备
OER催化剂 · HER催化剂 · 负载方法
催化剂
OER/HER
20
膜电极 (MEA) 制备
CCM与CCS工艺 · 热压条件 · 均匀性控制
MEA
制备
21
电堆组装与压紧力设计
压紧力·接触电阻 · 密封设计 · 均匀性仿真
组装
压紧力
22
仿真与建模
COMSOL基础 · 单通道模型 · 热-电-流耦合
仿真
COMSOL
23
成本分析与经济性
CAPEX · OPEX · 平准化制氢成本(LCOH)
经济
LCOH
24
项目规划与选址
电力成本 · 水资源 · 土地 · 氢气消纳 · 政策补贴
项目
选址
25
兆瓦级电解系统设计
模块化 · 多电堆并联 · 电网接入 · 案例研究
兆瓦级
设计
26
离网制氢系统设计
光伏+电解 · 风电+电解 · 储能耦合 · 能量管理
离网
可再生能源
27
氢气储存与运输
高压气态(35/70MPa) · 液态储氢 · 金属氢化物 · 管道
储运
高压
28
绿氢应用场景
工业脱碳(钢铁/化工) · 交通燃料 · 发电调峰 · e-fuel
应用
绿氢
29
标准与认证
ISO 22734 · IEC 62282 · CE · 中国GB · 安全认证
标准
认证
30
独立设计实战
需求分析 · 方案选型 · 参数计算 · P&ID · BOM · 交付文档
实战
毕业设计