行业应用｜电去离子EDI技术在新能源制氢领域的应用

什么是新能源制氢

      新能源制取的氢也称为绿氢，是指通过太阳能、风能等可再生能源发电直接制取的氢，生产过程中基本不产生碳排放，使用绿氢可以降低各类以氢为原料的工业碳排放。此外，绿氢一种理想的“储能介质”。由于风电、光伏具有间歇性和波动性，难免出现“弃风弃光”的富余电力，电解水制氢恰好能将这部分无法并网的电能转化为化学能储存起来，让绿氢成为连接电力与终端用能的“缓冲器”，有效提升可再生能源的消纳率，也为未来能源系统提供了稳定、可靠的柔性支撑。

01绿氢是如何生产的

     绿氢的生产主要依靠“绿电+纯水”组合，利用可再生能源产生的清洁电力在电解槽中将超纯水分解为氢气和氧气。即：

      由公式可知，理论上产生 1kg H₂需要9kg的纯水，但在实际运行中，考虑到水质净化损耗等因素，生产1kg绿氢需要9~10kg超纯水。如果算上整个水处理链的损耗，原水消耗与氢气产量的比例大致在15:1到30:1之间，具体取决于水源类型。

       近些年来，全球清洁氢领域的投资热情高涨。自2020年以来承诺投资额年均增长率达50%。全球已有超过500个清洁氢项目，总投资额逾1100亿美元。2025年，中国氢气总产量超过3700万吨，其中绿氢产能已突破25万吨/年。面对日益增长的绿氢产能需求，核心原料——超纯水的制备自然十分重要。

02为什么要用EDI

       电解水制氢的核心设备是电解槽，其中质子交换膜（PEM）电解槽对进水水质的要求比较严格。水中的杂质——残留的离子、有机物及颗粒物都会对电解槽的膜电极造成不可逆的损害。例如氯离子（Cl⁻） 会严重腐蚀电极，钙、镁离子会在膜表面结垢堵塞设备，其他杂质离子会引发副反应导致效率下降、寿命缩短。因此，控制电解槽的进水指标十分重要。

       PEM电解槽进水指标可参考GB/T 37562-2019《压力型水电解制氢系统技术条件》标准，工业上常用指标建议如下：

       EDI（电去离子）技术通过电场驱动离子迁移，结合离子交换树脂的吸附作用，可在无化学药剂的条件下连续生产超纯水，是一种十分适配电解水制氢的前处理工艺。通常情况下，EDI会搭配包含超滤+两级RO工艺在内的完整前处理工艺一起使用，将原水（地表水、中水）处理成电解槽所需的超纯水。经过EDI的精处理，产水电阻率正常情况下可达15MΩ·cm以上，其它指标也显著优于电解槽推荐进水标准，完全满足电解水制氢需要。

03EDI的主要优势

      目前电解槽厂商已经明确建议采用EDI作为标准前处理工艺，其优势主要体现在：

☑  无化学药剂，绿色可持续：EDI利用电场而非酸碱化学品来连续再生树脂，这完全契合绿氢“零碳”的核心理念，避免了化学品运输、储存和处置带来的安全与环境风险。

☑  水质稳定，保障长周期运行：EDI能持续稳定地产出高品质超纯水，受来水水质波动影响较小。这种稳定性对于需要7×24小时连续运行的电解槽至关重要。

☑  连续运行，提升综合效率：相比需要停机再生、产生大量废水的传统混床离子交换技术，EDI可实现不间断产水，极大减少了停机维护时间，提升了项目的整体运行效率。

04实际应用

      EDI对绿氢行业的应用已经历过大量的市场验证，正在逐步成为客户的共同选择，Electropure EDI产品在近几年已应用于风电、光伏制氢储能、锂电池生产、塔式溶盐发电等多个综合新能源项目，包括近几年在内蒙古、新疆、青海、甘肃、宁夏等西北地区的多个风光制氢项目。

       其中内蒙古某风光制氢一体化合成绿氨项目配套新能源年发电量约15.3亿千瓦时，可节约标准煤 459759.3吨，在生产工艺过程中无废气、废渣产生，环境效益显著，是零碳绿色化工项目。Electropure EDI为其中的电解制氢环节提供超纯水原料，每天产水量近3000t，产水水质稳定达到15 MΩ·cm以上，完全满足制氢需要。

      随着全球对清洁能源需求的不断增加，绿氢项目凭借无污染、零排放的优点仍然在大规模增长，Electropure EDI将持续为绿氢产业提供坚实可靠的水处理保障，不断提供稳定、高品质的原料水，确保制氢过程的效率和产品纯度，持续践行可持续发展的的绿色理念。