电解制氢是利用电能将水（H₂O）分解为氢气（H₂）和氧气（O₂）的过程，是可再生能源储能的关键技术，也是实现绿氢（零碳氢能）的核心路径。

在电解制氢过程中，脱碱（去除碱性物质，如KOH、NaOH等）是一个关键环节，尤其是对于碱性电解水（AWE）技术。脱碱的主要目的是确保氢气纯度、保护下游设备，并满足应用需求。以下是详细原因分析：

1.防止氢气污染，提高纯度：碱性电解槽（AWE）通常使用20%~30% KOH或NaOH溶液作为电解液，电解产生的氢气会携带微量碱雾（液滴或蒸气）。

问题：氢气中的K⁺、Na⁺、OH⁻等杂质会降低氢气纯度，影响后续使用（如燃料电池、半导体工业等）。 碱性液滴可能导致下游设备（如压缩机、储氢罐、管道）腐蚀或结垢。

标准要求：燃料电池用氢气要求K⁺/Na⁺含量

脱碱方法：气液分离器（除雾器）去除大液滴。离子交换树脂吸附微量K⁺/Na⁺。

2.保护下游设备：碱性物质对金属和非金属材料有强腐蚀性

金属设备（如不锈钢管道、压缩机）：KOH/NaOH会加速应力腐蚀开裂（SCC），尤其在高温高压环境下。

高分子材料（如密封件、膜电极）：碱液可能导致溶胀、老化（如PEM电解槽的质子交换膜接触碱液会降解）。

解决方案：在氢气进入储运系统前，通过脱碱+干燥（分子筛）确保无腐蚀性成分。

3.经济性考量

不脱碱的代价：设备腐蚀→维护成本↑。

氢气纯度不达标→无法用于高附加值领域（如燃料电池、电子工业）。

在电解制氢（尤其是碱性电解水，AWE）过程中，离子交换树脂可以用于脱除氢气或电解液中的碱性成分（如K⁺、Na⁺、OH⁻），提高氢气纯度或优化电解液循环。以下是离子交换树脂在电解制氢脱碱中的应用详解：

1.离子交换树脂的作用原理

离子交换树脂是一种高分子聚合物，表面带有活性基团，能够通过离子交换吸附溶液中的特定离子。在脱碱场景中，主要分为两类：阳离子交换树脂：去除K⁺、Na⁺等金属离子（如磺酸型树脂，-SO₃⁻H⁺）。 阴离子交换树脂：去除OH⁻等阴离子（如季铵型树脂，-N⁺(CH₃)₃OH⁻）。

2.应用场景

(1)氢气后处理脱碱

目标：去除氢气中携带的微量碱雾（KOH/NaOH）。

方法：氢气先通过气液分离器去除大部分液滴。通过装有混合床离子交换树脂（阳树脂+阴树脂）的吸附柱，去除残留的K⁺、Na⁺和OH⁻。 最终氢气经干燥（分子筛）后达到高纯度。

(2)电解液净化

目标：循环电解液（如KOH溶液）中去除杂质离子（Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻等），防止结垢或副反应。

方法：阳树脂去除金属离子，阴树脂去除阴离子（如Cl⁻）。 需定期用酸（HCl）或碱（NaOH）再生树脂。

3.技术优势

高精度脱除：可降至ppb级（如K⁺含量＜1 μg/L）。

无需相变：相比蒸发浓缩，能耗更低。

灵活性：可针对特定离子定制树脂组合。