甲醇與水在一定的溫度和壓力下，通過(guò)催化劑的作用，發(fā)生催化裂解反應(yīng)和一氧化碳變換反應(yīng)，終產(chǎn)生氫氣與二氧化碳的混合氣體。這個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，涉及多個(gè)組分和反應(yīng)。主要反應(yīng)包括甲醇的加水裂解，生成一氧化碳和氫氣，以及一氧化碳與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣。經(jīng)過(guò)換熱、冷凝和分離后，可以得到氫含量約為74%、二氧化碳含量約為5%以及一氧化碳含量約為5%的轉(zhuǎn)化氣。甲醇的單程轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%以上，未反應(yīng)的原料則循環(huán)使用。隨后，轉(zhuǎn)化氣通過(guò)變壓吸附裝置進(jìn)行分離提純，從而獲得高純度的氫氣。PSA變壓吸附工藝是氫氣分離的重要方法。它利用氣體組份在吸附床中的吸附特性差異，實(shí)現(xiàn)氫氣的分離提純。在固定吸附床中，通過(guò)充填吸附劑，含氫混合氣體在特定壓力下進(jìn)入吸附床。由于不同組份的吸附特性不同，它們會(huì)在吸附床的不同位置形成吸附富集區(qū)。強(qiáng)吸附組份（如二氧化碳）會(huì)富集在吸附床的入口端，而弱吸附組份（如氫氣）則會(huì)富集在出口端。通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)氫氣的有效分離提純。PSA變壓吸附技術(shù)能夠制取出純度高達(dá)99%~999%的氫氣。常用的電解水制氫技術(shù)包括堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水制氫及固體氧化物電解水制氫三大類(lèi)。石家莊電解水

電解水制氫：電解水制氫中，電耗和折舊構(gòu)成其主要成本。估算基準(zhǔn)情形下堿性和PEM電解水制氫單位成本分別為21.85和25.29元/kg，電耗成本分別占總成本的86%和70%。從產(chǎn)能布局來(lái)看，中國(guó)和歐洲企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模，主要參與者積極擴(kuò)產(chǎn)。從出貨規(guī)模來(lái)看，考克利爾競(jìng)立、派瑞氫能和隆基氫能居國(guó)內(nèi)企業(yè)梯隊(duì)。GGII統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)電解水制氫設(shè)備出貨量722MW（含出口同比增長(zhǎng)106%?？伎死麪柛?jìng)立出貨230MW，排名維持。目前全球氫氣生產(chǎn)以化石燃料制氫為主，清潔制氫存在替代空間。未來(lái)清潔制氫方案將成為主要增量，電解水制氫產(chǎn)量將從2021年的不到4萬(wàn)噸大幅增長(zhǎng)至6170萬(wàn)噸；耦合CCUS的化石燃料制氫產(chǎn)量將從2021年的60萬(wàn)噸增長(zhǎng)至3300萬(wàn)噸，清潔制氫方案將成為主流。烏海國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備但該制氫方式需要消耗大量的電能，其中電價(jià)占總氫氣成本的60%~80%。

陽(yáng)離子/質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)(PEM)該技術(shù)是指使用質(zhì)子（陽(yáng)離子）交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液)，并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過(guò)程。和堿性電解水制氫技術(shù)相比，PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，并且，PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高，易于與可再生能源消納相結(jié)合，是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行，因此設(shè)備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料，導(dǎo)致成本過(guò)高，使用壽命也不如堿性電解水制氫技術(shù)。

降低操作電壓的方法總結(jié)，主要三個(gè)方面：①陰極超電位；②陽(yáng)極超電位；③電阻電壓降。低電密下，超電壓是主因，高電密下，電阻電壓降為主因。1、提高操作溫度。減小電解液本身電阻，降低活化超電壓，降低理論分解電壓。但要兼顧腐蝕問(wèn)題。2、提高操作壓力。減小電解液含氣度，從而減小實(shí)際電阻，但會(huì)引起理論分解電壓上升（相對(duì)?。?。3、降低電流密度。減小超電壓，減小電阻電壓降。但與提高電密減小設(shè)備費(fèi)，與提高操作溫度相悖。4、加大循環(huán)速度。減小含氣度，減小濃差極化，使溫度分布均勻以降低電阻率。但過(guò)高作用不。5、提高催化活性。降低活化超電壓，減小電阻電壓降。主要取決于材料性質(zhì)和表面形態(tài)。6、減小極間距離。減小電阻電壓降。但要考慮含氣度上升，以及槽內(nèi)短路打火。目前工業(yè)上多選擇在堿性環(huán)境中進(jìn)行電解水反應(yīng)。

氫能也是一種二次能源。目前，主流的制氫方式主要有化石燃料重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫以及電解水制氫等。化石燃料重整制氫，是以天然氣、煤炭等化石原料，通過(guò)蒸汽重整或者部分氧化重整等化學(xué)反應(yīng)，從中提取氫氣，是一種非常重要的制氫方式，但該生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)伴生大量二氧化碳等溫室氣體排放，因此這種方式產(chǎn)出的氫稱為“灰氫”；工業(yè)副產(chǎn)氫實(shí)際上是“變廢為寶”，是將化工、鋼鐵等工業(yè)生產(chǎn)流程里產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣等富含氫氣的副產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)凈化、提純操作，將氫氣分離提取出來(lái)，不過(guò)其產(chǎn)量受制于上游工業(yè)規(guī)模與工況。電解水制氫作為一種清潔、高效的制氫方式，具有廣泛的應(yīng)用前景。電解水制氫設(shè)備構(gòu)造圖

采用低碳?xì)洳粌H能在短期內(nèi)迅速擴(kuò)大市場(chǎng)需求，還能有效減少溫室氣體排放。石家莊電解水

灰氫是指通過(guò)化石燃料（如煤炭、石油、天然氣等）燃燒或重整制取的氫氣。在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)釋放大量的二氧化碳，因此被稱為“灰氫”。這種制氫方式成本較低，但對(duì)環(huán)境影響較大，是目前全球主要的氫氣生產(chǎn)方式。藍(lán)氫是在灰氫的基礎(chǔ)上，應(yīng)用碳捕集與封存技術(shù)（CCUS），將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳捕獲并封存，從而減少碳排放。雖然藍(lán)氫的碳排放強(qiáng)度相對(duì)較低，但由于需要額外的碳捕集和封存技術(shù)，其生產(chǎn)成本較高。綠氫目前沒(méi)有統(tǒng)一定義，國(guó)內(nèi)俗稱的綠氫就是可再生氫，即通過(guò)使用可再生能源(例如太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能等非化石能源)制造的氫氣?，F(xiàn)階段電解水是主要的將這些外部能源吸收并生產(chǎn)出氫氣的方式，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)零碳排放。石家莊電解水