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制氢用的水,要求有多高

制氢不就是电解水吗?随便找点水为什么不行?纯净水、矿泉水,甚至自来水,真的不能用吗?外行看制氢,以为只要有水有电就能产氢。但制氢的核心门槛之一,就是用水水质不达标,轻则设备耗电飙升、产量下降,重则电解槽报废、整套系统停机。

制氢到底要用什么水、标准有多严、为什么普通水绝对用不了,以及不同制氢工艺的用水区别。

01先辟谣

能喝的水,真的制不了氢

水能喝就足够干净,用来制氢肯定没问题。这是完全错误的。

我们日常饮用的自来水、纯净水、矿泉水,干净程度只满足人体饮用标准,和工业制氢的用水标准,根本不在一个量级

自来水不用多说,里面的钙、镁、氯、重金属杂质、微生物含量都很高。直接用来电解制氢,短时间内就会在电解槽内部结垢、沉积杂质,堵塞极板和流道。用不了几天,设备电解效率就会大幅下滑,长期使用直接造成电解槽永久性损坏。

市面上售卖的瓶装纯净水、桶装纯净水,虽然去除了大部分杂质,但依然不达标。这类水的电导率、金属离子残留量,远远达不到制氢工业的准入要求。

饮用水的干净,是对人体无害的干净;制氢用水的干净,是几乎没有任何杂质、不会干扰电化学反应、不会损伤精密设备的极致干净。

02两种主流工艺

用水标准完全不一样

现在工业量产电解水制氢,主要分两种主流技术路线,两种工艺的用水标准、容错率差别极大,不能一概而论,我们工厂日常也是分开管控。

第一种:碱性电解制氢(AWE)

这是目前市面上最成熟、装机量最大的制氢工艺,绝大多数大型绿氢项目、传统工业制氢都用它,优点是设备稳定、成本低,容错率相对高一点,但用水依然有硬性国标要求。

按照国标《压力型水电解制氢系统技术条件》的明确规定,碱性电解制氢的原料水,电导率必须≤1mS/m。

简单说就是必须是纯水级别,需要经过完整的预处理、反渗透、脱盐处理,彻底去除水中的硬度、盐分、杂质。长期生产下来发现,刚好卡在标准上限的水,长期运行依然会慢慢造成电解液变质、设备积垢,增加运维成本和停机概率。所以正规工厂都会把水质控制在优于国标标准的范围内。

第二种:质子交换膜制氢(PEM)

PEM制氢适配风光新能源波动发电,启停快、产气纯度高,但它对水质的要求,直接拉满,。

PEM制氢不能用普通纯水,必须用超纯水。

电阻率≥ 18 MΩ·cm

这个标准是什么概念?水中几乎要剔除所有金属离子、颗粒物、杂质。钠、硼等关键金属离子含量必须低于0.1ppb,0.1微米以上的颗粒物要全部过滤干净。


原因是PEM电解槽的膜组件、催化剂极度精密,一丁点金属杂质就会造成催化剂中毒、膜体损伤。一旦水质不达标,设备会直接报废,维修更换成本极高。

所以做PEM制氢项目,超纯水设备是刚需,水质检测频率也是最高的,我们车间基本做到实时在线监测,绝不允许水质波动。

对比项

AWE碱性

PEM质子交换膜

用水类型

工业纯水

超纯水

核心指标

电导率≤1mS/m

电阻率≥18MΩ·cm

容错空间

相对较高

几乎没有

水质超标后果

积垢、效率下降

设备直接报废

03真实亏损

水质差一点,工厂到底亏在哪?

2

设备寿命大幅缩短

碱性电解槽正常使用寿命可以达到8到10年,水质长期不达标,积垢、腐蚀持续存在,寿命直接腰斩。PEM电解槽更不用说,水质超标一次,就可能造成不可逆损伤,几万、几十万的设备直接损耗。

氢气纯度不达标,产品作废

水质杂质过多,电解产气过程中会夹带杂质气体,导致氢气纯度下降。工业用氢、燃料电池用氢对纯度要求极高,纯度不达标,产出的氢气就无法销售、无法使用,整批次生产全部白费。

4

频繁停机运维,耽误产能

水质问题会导致设备故障、压力异常、系统报警,需要频繁停机清洗、更换滤芯、更换电解液。对于规模化制氢工厂来说,停机一小时,损失的产能和收益都是实打实的。

04纠错避坑

纠正几个行业常见的错误认知

错误

只要设备能出水干净,就能用来制氢

完全错误。

制氢用水看的不是出水干净不干净,是精准的电导率、电阻率、离子含量指标,肉眼完全判断不出来,必须靠仪器检测。

错误

碱性制氢可以随便用纯水

不对。

普通商用纯水、饮用纯水,脱盐率、离子控制达不到工业标准,短期用看不出问题,长期一定会积累故障,增加运维成本。

错误

PEM和碱性制氢可以共用一套水处理系统

绝对不行。

两种工艺水质标准差距极大,共用系统要么水质不达标毁PEM设备,要么过度处理浪费大量成本,正规项目都是两套独立水处理系统。

05核心底线

工厂实操总结:制氢用水的核心底线

最后给大家总结一句,方便大家记忆:

外行看制氢,看的是设备规模、发电量。内行做制氢,最先盯的永远是水质。

这也是为什么正规制氢工厂,都会把水处理系统放在第一道工序,24小时在线监测、定期校验设备。