A produção de hidrogênio por eletrólise da água, especialmente usando fontes de energia renováveis, é atualmente o processo de menor emissão de carbono entre as muitas fontes de hidrogênio, também conhecido como "hidrogênio verde". Atualmente, quatro tecnologias são usadas principalmente para a produção de hidrogênio por água eletrolítica: tecnologia de eletrólise de água alcalina (AKL), tecnologia de eletrólise de membrana de troca de prótons (PEM), tecnologia de eletrólise de óxido sólido (SOEC) e tecnologia de eletrólise de membrana de troca aniônica básica (AEM). Entre elas, a tecnologia SOEC e a tecnologia AEM ainda estão em estágio de laboratório, existem apenas alguns projetos piloto no mercado, é inegável que essas duas tecnologias têm suas respectivas vantagens técnicas, mas ainda há um longo caminho a percorrer do laboratório para aplicações de produção em larga escala.
Atualmente, a aplicação realmente em larga escala do eletrolisador de projeto é o eletrolisador alcalino e o eletrolisador PEM, na China, o eletrolisador alcalino responde por mais de 90%, e em países estrangeiros, o eletrolisador PEM é o mainstream. Na verdade, os eletrolisadores PEM são mais avançados tecnologicamente do que os eletrolisadores alcalinos.
Em primeiro lugar, a tecnologia do eletrolisador alcalino tem sido muito madura, e a capacidade de produção do equipamento inclui 1-2000Nm³/h, que é de baixa dificuldade de produção e conveniente no uso. A tecnologia mais avançada do eletrolisador PEM significa precisamente que o eletrolisador PEM tem uma maior dificuldade de design, produção e uso, e a capacidade de produção do maior eletrolisador PEM é de apenas 200Nm³/h, o que é difícil de atender à crescente demanda por hidrogênio verde no futuro antes que o problema em larga escala seja resolvido. Em segundo lugar, do ponto de vista do custo, o cátodo do eletrolisador PEM precisa usar o metal precioso irídio, e o ânodo precisa do metal precioso platina. Em termos de irídio sozinho, de acordo com a carga atual de irídio do cátodo de 2-5mg/cm2, 1 tonelada de metal irídio pode fornecer apenas 1GW de capacidade instalada da célula eletrolítica PEM, e a produção anual de irídio é de apenas 5 toneladas. Convertido em um único dispositivo, um eletrolisador PEM de 200 Nm³/h requer 1 kg de irídio, de acordo com o preço de mercado atual de US$ 203/g, o custo do irídio sozinho é de US$ 200,000. O eletrodo do eletrolisador alcalino é geralmente de níquel metálico, o custo é muito baixo e o custo geral do eletrolisador alcalino é de apenas um quarto do eletrolisador PEM.
Em termos de desempenho, o eletrolisador alcalino e o eletrolisador PEM têm pouca diferença no consumo de energia de produção de hidrogênio, consumo de energia do sistema e eficiência, e há uma diferença significativa na densidade de corrente e tempo de inicialização. A densidade de corrente do eletrolisador alcalino tradicional é geralmente de apenas 2000-3000A/m2, enquanto a densidade de corrente do eletrolisador PEM é geralmente maior que 10000A/m2. Uma densidade de corrente maior significa que o volume do eletrolisador PEM é menor e ocupa uma área menor sob a mesma quantidade de produção de hidrogênio. A produção de calor do eletrolisador é mais rápida após o aumento da densidade de corrente do eletrolisador PEM. Com menos tempo para atingir a temperatura operacional, o tempo de inicialização a frio é menor.
Entretanto, com o desenvolvimento da tecnologia, a densidade de corrente e o tempo de inicialização dos eletrolisadores alcalinos foram melhorados ainda mais.
