De belangrijkste bereidingsmethode voor waterstof-zuurstofgeneratoren is waterelektrolyse. Het werkingsprincipe ervan bestaat uit het gebruik van gelijkstroom met lage- spanning om water (H2O) te elektrolyseren om een mengsel van waterstof en zuurstof (dat wil zeggen Browniaans gas) te genereren. Dit proces wordt doorgaans uitgevoerd in een elektrolytische cel die elektrolyten bevat, zoals kaliumhydroxide (KOH) of natriumhydroxide (NaOH), en bestaat uit een voedingsmodule, een elektrolytische cel, een gas-vloeistofscheidingssysteem en een veiligheidscontroleapparaat.
Waterelektrolyse voor de productie van waterstof omvat voornamelijk alkalische elektrolyse (AE), protonenuitwisselingsmembraan-elektrolyse (PEME) en vaste-oxide-elektrolyse (SOE). Hiervan maakt de SOE-technologie gebruik van stoomelektrolyse, werkt bij hoge temperaturen en heeft theoretisch de hoogste energie-efficiëntie, maar deze technologie bevindt zich nog in de laboratoriumonderzoeks- en ontwikkelingsfase.
In mijn land wordt de industriële toepassing van waterelektrolysetechnologie gekenmerkt door AE als de belangrijkste methode en PEME als aanvullende methode. mijn land heeft een aanzienlijk deel van de wereldmarkt voor waterstofproductieapparatuur voor alkalische elektrolyse (AE). Nu op hernieuwbare energie-gebaseerde waterelektrolyse voor de productie van waterstof naar verwachting in de toekomst de reguliere methode zal worden, ontwikkelt de waterstofproductietechnologie op basis van alkalische waterelektrolyse zich geleidelijk in de richting van grotere capaciteiten. PEME-waterstofproductieapparatuur op MW-niveau is momenteel in ontwikkeling en zal naar verwachting binnen 1-2 jaar op de markt worden gelanceerd.
Wat de AE-waterstofproductietechnologie betreft, ligt de nadruk op de ontwikkeling van zeer actieve katalytische elektroden met een lange-levensduur van waterstof en zuurstofevolutie, nieuwe hoge-gas-weerstand, lage-weerstand en milieuvriendelijke membranen; het optimaliseren van het ontwerp van de stromingsveldstructuur van elektrolyzers; en het ontwikkelen van zero{4}}gap-elektrolyzers, hoge-apparatuur voor de productie van waterstof en grootschalige-systemen voor de productie van waterstof op basis van hernieuwbare energie. Wat de PEME-waterstofproductietechnologie betreft, ligt de nadruk op de ontwikkeling van katalysatoren met hoge-prestaties en lage-edelmetalen-, membraanelektroden met hoge-duurzaamheid en in eigen land geproduceerde protonenuitwisselingsmembranen; en het onderzoeken van systeemintegratie op MW-niveau en technologieën voor gas-thermisch beheer. Tijdens de periode van het 14e Vijf-Jarenplan zal de nadruk liggen op het bevorderen van de demonstratie en toepassing van AE-waterstofproductietechnologie met grote-capaciteit, met de nadruk op het aanpakken van de belangrijkste uitdagingen in de PEME-waterstofproductietechnologie, en het versterken van de geïntegreerde toepassing van de twee technologieën en de demonstratie van elektrische-waterstofsystemen.
Waterelektrolyse voor de productie van waterstof heeft een lange geschiedenis, voor het eerst gerealiseerd in 1800, met de eerste industriële elektrolyseur die in 1902 verscheen. Belangrijke mijlpalen in de moderne technologische ontwikkeling zijn onder meer: DuPont's verbetering van protonenuitwisselingsmembranen in 1962; NEL's introductie van niet-asbest-membraan-alkaline-elektrolysatoren in 1988; en de ontwikkeling van PEM-elektrolysetechnologie richting energieproducten op MW-niveau sinds de 21e eeuw.