制氢机怎么把氢气融入水中（吸氢机是怎么产生氢气的）

下面的这段文章来源于《氢能燃料电池技术发展现状与趋势》，《科技中国》2018年第五期p11-13 日期：2018-05-17。

《科技中国》

看了《科技中国》杂志2018年第五期p11-13 日期：2018-05-17出版的《氢能燃料电池技术发展现状与趋势》这篇文章了解到，“氢能技术已进入商业化前期阶段，但仍面临一系列技术经济瓶颈挑战。

家用吸氢机

文章有讲到两点，一是制氢技术，二是储运氢技术。

在这具体介绍的是制氢技术，以下是《氢能燃料电池技术发展现状与趋势》原文：

制氢技术

化石能源制氢技术比较成熟，可以满足规模用氢需求；制氢技术正向可再生能源制氢转变。

工业制氢技术主要有以煤、天然气、石油等为原料的催化重整制氢，氯碱、钢铁、焦化等工业副产物制氢，生物质气化或垃圾填埋气生物制氢，采用网电或未来直接利用可再生能源电力电解水制氢；处于实验室阶段但潜力大的有光催化分解水、高温热化学裂解水和微生物催化等先进制氢技术。

催化重整、工业副产物和生物质制氢是目前氢气的主要来源，但存在CO2排放问题，可再生能源电力电解水制氢则可获得零排放氢气。电解制氢可分为碱性电解制氢(AEC)、固体聚合物电解制氢(SPE)和固体氧化物电解制氢(SOEC)。

SOEC电解效率最高，SPE次之，AEC最低，美国Versa Power System公司和美国可再生能源国家实验室(NREL)合作研制的可再生SOFC，实现了大电流高效率电解水(6A@1.65V@78%LHV);但AEC可大规模生产，SPE由于成本等问题处于小规格产品阶段，SOEC还在实验室阶段。

氢气发生器电解槽

电解槽类型一般有：碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。

实验室中使用的碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢。

一、 使用碱性电解槽制氢

碱性电解槽是最常用、技术最成熟、也最经济的电解槽，并且易于操作，在目前广泛使用，但缺点是其效率最低。

碱性电解槽主要由电源、电解槽箱体、电解液、阴极、阳极和横隔膜组成。电解液都是氢氧化钾溶液(KOH)，浓度为20％～30％；横隔膜主要由石棉组成，主要起分离气体的作用，而两个电极则主要由金属合金组成。

其工作的主要原理是：在阴极，水分子被分解为氢离子（H ）和氢氧根离子（OH-），氢离子得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子（H2）；氢氧根离子（OH-）则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜，到达阳极，在阳极失去电子生成一个水分子和氧分子。

碱性电解槽制氢的特点是：氢氧根离子（OH-）在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜。

碱液电解制氢工作原理是传统隔膜碱液电解法。电解槽内的导电介质为氢氧化钾水溶液，两极室的分隔物为航天电解设备用优质隔膜，与端板合为一体的耐蚀、传质良好的格栅电极等组成电解槽。向两极施加直流电后，水分子在电解槽的两极立刻发生电化学反应，在阳极产生氧气，在阴极产生氢气。反应式如下：阳极： 2OH--2e → H2O 1/2O2↑ 阴 极： 2H2O 2e →2OH- H2↑ 总反应式： 2H2O → 2 H2↑ O2↑ 本仪器对压控、过压保护、流量显示、流量追踪等均实行自动控制;使输出氢气能在恒压下，根据气相色谱仪用氢气量，实现全自动调节（在产气量范围内）。

二、 聚合物薄膜电解槽制氢

聚合物薄膜电解槽制氢（PEM），一些地方也称之为固体聚合物电解质（SPE）水电解制氢。该种原理不需电解液，只需纯水，比碱性电解槽安全，电解槽的效率可以达到85％或以上，但由于在电极处使用铂等贵重金属，薄膜材料也是昂贵的材料，故PEM电解槽目前还难以投人大规模的使用。

其工作的主要原理是：去离子水被供到膜一电极组件上，在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子；电子通过电路传递到阴极，氢离子以水合的形式(H •XH20)通过离子交换膜到阴极；在阴极，氢离子和电子重新结合形成氢气，同时，部分水也带到了阴极。

聚合物薄膜电解槽制氢的特点是：氢离子（H ）在阴、阳极之间的电场力作用下穿过离子交换膜。

左侧为吸氢机核心配件，右侧为质子膜燃料电池原理示意图

纯水电解制氢是把满足要求的电解水（电阻率大于1MΩ/cm，电子或分析行业用的去离子水或二次蒸馏水皆可）送入电解槽阳极室，通电后水便立刻在阳极分解：2H2O=4H 2O-2，分解成的负氧离子（O-2），随即在阳极放出电子，形成氧气（O2），从阳极室排出，携带部份水进入水槽，水可循环使用，氧气从水槽上盖小孔放入大气。氢质子以水合离子（H •XH2O）的形式，在电场力的作用下，通过SPE离子膜，到达阴极吸收电子形成氢气，从阴极室排出后，进入气水分离器，在此除去从电解槽携带出的大部分水份，含微量水份的氢气再经干燥器吸湿后，纯度便达到99.999%以上。实际上用于吸氢机是不需要水份干燥的。

纯水电解制氢示意图

－氢度有缘人－