探索氢气制取的历史：从夏尔锂到拉奇诺夫的电解水之路

探索氢气制取的历史：从夏尔锂到拉奇诺夫的电解水之路

国际发展历程

1783年，法国物理学家查尔斯提出用硫酸和铁反应来生产氢气，同年拉瓦锡设计了一种低成本的方法，让水蒸气通过烧红的枪管来生产氢气。

1800年，首次用电解法提取氢气和氧气。

Paets van 和已经展示了使用静电发生器分解水的过程。然而，直到 1800 年发明了第一个强大的电池伏打柱后，才有可能有针对性地使用电解。

1820年，法拉第在其1834年发表的科学著作中首次提到了水电解的原理。

1888年，俄罗斯科学家拉奇诺夫（）申请了第一个单极电解池的专利。

20世纪初，德国的Schuc Kert和Schuc Kert提出了第一个实用的单极电解槽设计，德国的-提出了第一个双极电解槽设计。

1900年，施密特发明了第一台工业电解槽，仅仅两年后，就有400台电解槽投入运行，主要用于生产氨。由于对氨的需求量很大，电解在1920年至1930年间蓬勃发展。加拿大和挪威建造了装机容量为100兆瓦的工厂，主要使用水力发电作为动力源。

1924年获得第一个压力电解槽专利，其压力可达。

1925年，雷尼的发现对于电解技术的进一步发展具有重要意义，他测试了电极中催化剂的活性，采用细颗粒的镍，通过金属镍和金属硅的结合，再用氢氧化钠浸出硅，从而形成巨大的活性催化剂表面。

1927年，世界上第一台大型压滤电解槽在挪威诺托登安装，由挪威海德鲁公司制造，当时的产氢能力为/h，产出的纯氢用于化肥生产实验，这就是NEL的前身。到1965年，该技术已发展到/h。

1927 年，一项专利描述了铝作为硅的替代品。镍基电极仍然是碱性电解 (AEL) 的基本催化剂。

1939年，世界第一台大型箱式电解槽在加拿大安装，生产规模为/h；

1948年，EA推出第一台高压工业电解槽，将电解槽的工作压力提高到30kg/m3，并由制造。由于系统效率受工作温度影响很大，因此开发了耐腐蚀材料。，并于1950年在120°C的AEL环境中成功测试。

1951年，鲁奇采用龙沙的技术，设计出第一台30巴压力电解器()。

1954 年，安德烈 () 和贾斯蒂 (Justi) 申请了雷尼镍专利，并于 1957 年批准用于碱性电解槽 (AEL)。

雷尼镍被金属基质包围，据说可以提高导电性和机械稳定性。新型雷尼镍催化剂可降低过电压并将工作温度降至 80°C。

1958年在秘鲁库斯科安装了一台产氢能力为/h的压力电解槽。

1960年、1977年，埃及分别安装了/h、/h压滤电解槽生产装置。

1967年，Costa等提出了一种零间隙电极排列结构，目的是通过减小两个电极之间的距离来降低电池电阻。

1962年杜邦公司对质子膜进行了改进，并于20世纪80年代推出了民用PEM氢气发生器。

1988年，NEL推出世界上第一台无石棉隔膜电解器。

自1996年起，美国公司开始与联合技术航空系统公司合作，为航空航天和海军开发和制造质子交换膜电解器，成为全球PEM电解器行业的领导者。

2001年，NHEL（NEL的前身）向市场推出了第一台加压电解器。

2017年，挪威奈尔公司收购美国领先的PEM电解技术，成为全球最大的电解器公司；同年，康明斯完成对氢能公司的收购。

国内发展历史

我国最早的电解槽生产技术是上世纪五十年代初从前苏联引进的常压电解槽，当时基本制造由东北一家企业（行业内简称“HJL”）承担，HJL推出的常压电解槽DY-24、DY-75、DY-125等型号，一度在我国工业生产特别是电子、化工厂得到应用，并参与了当时电解槽的技术“争夺战”。

第二次技术引进浪潮发生在20世纪80年代，我国冶金、电子行业在这一时期也购买了一些进口水电解设备，分别从德国、美国进口了部分产品。

1965年，毕业于天津大学燃料化学工程专业的许俊明开始从事水电解制氧工艺及设备设计开发研究，并担任水电解制氧装置项目负责人。1976年至1978年，由于我国核潜艇艇员需要呼吸氧气，许俊明课题组研制出中压电解槽，荣获中国船舶工业总公司科技进步奖三等奖、河北省科技进步奖二等奖，加压水电解氢（氧）系列产品被列入1990年国家火炬项目计划。

20世纪90年代初，各阶层对中国市场经济的看法存在很大分歧，隶属于军工企业的718所也不例外，该所蒸蒸日上的电解器业务也遭遇分歧，有人对科研院所的定位提出质疑。当时，邓小平正在南巡，718所副总工程师徐俊明决心走市场化路线，于1992年7月18日率领18名中国电解器工程师来到苏州，在当地官员张必航（现京利）董事长的支持下成立，后改为苏州京利。

1994年，因为部分从北方来到苏州的工程师无法适应苏州的气候和人文环境，苏氢被拆分成两部分，一部分留在了苏州，而另一部分则跟随许俊明北上，落地天津，正式成立。

至此，1992年7月18日由718所18名工程师南下发起的“718大裂变”，形成了我国加压碱性电解槽行业三足鼎立的格局。

进入90年代，加压电解槽已发展到单槽以上，电解槽规格覆盖80Nm3、、、、、、，此时苏联首批引进的常压电解槽企业已基本退出市场，进口设备基本被国产设备所取代。

1984年，由编著的《氢气的生产与纯化》一书提到了多种氢气的生产方法，其中电解水主要集中于碱性电解槽，也提到了与PEM燃料电池逆反应的固体聚合物电解质电解槽（SPEs）。

济南化工学院刘庆兰教授从1988年开始研究PEM水电解技术，并在济南成立公司，探索产业化，但他们运营的PEM电解设备直到刘教授夫妇到了退休年龄，才开始盈利。

1992年，我国加压电解槽通过包钢、杭氧等公司在苏州开始成套出口，我国加压电解槽设备进入国际市场。

2007年，在当地政府的推荐下，本土医疗器械公司清池制药接手该项技术，并利用该技术研发出四代氢气发生器产品，公司产品在行业内先后获得BCEIA金奖和欧洲CE认证，PEM电解器出口到美国、英国、韩国、日本等20多个国家，目前已升级为MW级能量产品。

2018年12月，赛克赛斯首套兆瓦级50m3/h大型纯水电解制氢装备中标佛山市蓝箭电子有限公司项目，进军半导体行业；2020年9月，公司承担的国家重点研发计划重点项目“兆瓦级固体聚合物电解质水电解制氢技术”已完成中期验收，首套兆瓦级PEM制氢系统将于2021年6月投入运行。

2021年，大连化物所与阳光电源合作，联合研发了250kW（50标准立方米）PEM电解槽，目前该项目已在鄂尔多斯市伊金霍洛旗开始示范应用。

2021年12月9日，恩泽基金与康明斯以50:50的比例共同出资，在中国成立合资公司，合资公司将利用康明斯领先的质子交换膜（PEM）水电解制氢技术在中国实现本地化生产。