Den centrale forberedelsesmetode for hydrogen-iltgeneratorer er vandelektrolyse. Dets arbejdsprincip involverer at bruge lav-jævnstrøm til at elektrolysere vand (H2O) for at generere en blanding af brint og oxygen (dvs. Brownsk gas). Denne proces udføres typisk i en elektrolytisk celle, der indeholder elektrolytter såsom kaliumhydroxid (KOH) eller natriumhydroxid (NaOH), og består af et strømmodul, elektrolysecelle, gas-væskeseparationssystem og sikkerhedskontrolenhed.
Vandelektrolyse til brintproduktion omfatter hovedsageligt alkalisk elektrolyse (AE), protonudvekslingsmembranelektrolyse (PEME) og fastoxidelektrolyse (SOE). Blandt disse bruger SOE-teknologien dampelektrolyse, opererer ved høje temperaturer og har teoretisk den højeste energieffektivitet, men denne teknologi er stadig i laboratorieforsknings- og udviklingsstadiet.
I mit land er den industrielle anvendelse af vandelektrolyseteknologi karakteriseret ved AE som hovedmetoden og PEME som en supplerende metode. mit land har en betydelig andel af det globale marked for hydrogenproduktionsudstyr til alkalisk elektrolyse (AE). Med vedvarende energi-baseret vandelektrolyse til brintproduktion, der forventes at blive den almindelige metode i fremtiden, udvikler hydrogenproduktionsteknologien til alkalisk vandelektrolyse gradvist større kapaciteter. PEME-brintproduktionsudstyr på MW-niveau er i øjeblikket under udvikling og forventes at blive lanceret på markedet inden for 1-2 år.
Med hensyn til AE-brintproduktionsteknologi er fokus på udvikling af højaktive katalytiske elektroder for udvikling af brint og oxygen med lang-levetid, nye høj-gas-modstand, lav-modstand og miljøvenlige membraner; optimering af strømningsfeltstrukturdesignet af elektrolysatorer; og udvikling af nul-gab-elektrolysatorer,-højtryksbrintproduktionsudstyr og stor-brintproduktionssystemer for vedvarende energi. Med hensyn til PEME-brintproduktionsteknologi er fokus på udvikling af høj-ydeevne, lav-ædelmetal-katalysatorer, høj-holdbarhed membranelektroder og indenlandsk producerede protonudvekslingsmembraner; og forsker i MW-systemintegration og gas-termisk styringsteknologier. I løbet af den 14. fem-årsplanperiode vil fokus være på at fremme demonstration og anvendelse af AE-brintproduktionsteknologi med stor-kapacitet, med fokus på at tackle centrale udfordringer inden for PEME-brintproduktionsteknologi og styrke den integrerede anvendelse af de to teknologier og demonstration af elektro-brintsystemer.
Vandelektrolyse til brintproduktion har en lang historie, først realiseret i 1800, hvor den første industrielle elektrolysator dukkede op i 1902. Nøglemilepæle i moderne teknologisk udvikling omfatter: DuPonts forbedring af protonudvekslingsmembraner i 1962; NEL's introduktion af ikke--alkaliske elektrolysatorer med asbestmembran i 1988; og udviklingen af PEM-elektrolysatorteknologi hen imod MW-energiprodukter siden det 21. århundrede.