在全球能源转型与"双碳"目标驱动下，氢能作为清洁、高效、可持续的能源载体，正成为能源领域的战略热点。碱性电解水（ALK）制氢凭借技术成熟、成本较低的优势，在大规模工业制氢中占据主导地位。在碱性电解制氢工艺中，电解液的稳定循环是系统高效运行的核心——JONSN 精密级微型磁力齿轮泵以流量稳定、高压无泄漏、耐强碱腐蚀、长寿命等优势，为氢氧化钾电解制氢工艺的优化和效率提升提供了可靠支撑。

一、碱性电解制氢行业现状与技术趋势

当前主流制氢技术路线包括：碱性电解水（ALK）、质子交换膜（PEM）、阴离子交换膜（AEM）、固体氧化物（SOEC）等。其中 ALK 技术因成熟度最高、成本最低，最适合大规模连续制氢场景，也是本文重点分析的对象。

1. 碱性电解制氢原理

ALK 电解槽以 20%~30% 质量比的氢氧化钾（KOH）溶液或 26% 氢氧化钠（NaOH）溶液为电解质，采用 PPS 膜或复合膜作为隔膜，将阴阳两极分离。对电极施加直流电后，水分子在阴极被分解为氢离子与氢氧根离子：

• 阴极（Cathode）：2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻  （氢气析出反应，HER）

• 阳极（Anode）：  4OH⁻ → O₂↑ + 2H₂O + 4e⁻  （氧气析出反应，OER）

2. 碱性电解制氢的技术特点

核心优势：

· 技术成熟，工业化应用历史超过 100 年；

· 设备成本较低，适合百兆瓦级以上大规模制氢项目；

· 可使用非贵金属催化剂（如镍基），材料成本低；

· 运行寿命长，工业级电解槽设计寿命可达 20 年以上。

主要不足：

· 能耗较高：典型能耗约 4.5~5.5 kWh/Nm³ H₂，高于 PEM 路线；

· 电流密度偏低：传统 ALK 约 0.2~0.4 A/cm²，新一代高电流密度槽体已达 0.8~1.0 A/cm²；

· 启停响应慢：电解槽需维持在 70~90℃ 工作温度，冷启动需数小时预热；

· 不适合大幅波动负荷：风光等可再生能源出力波动时，ALK 的负荷调节范围通常为 20%~110%，窄于 PEM 的 0%~160%；

· 产气纯度受限：隔膜孔径较大，氢气纯度通常为 99.5%~99.9%，需二次纯化方可用于质子交换膜燃料电池。

3. 行业现状与市场趋势（2025—2026）

市场规模：据中国氢能联盟数据，2025 年我国氢气产量约 3,650 万吨，其中电解水制氢占比持续提升。全球电解水制氢装机量 2025 年新增约 2.5 GW，累计超过 10 GW，ALK 路线占比约 60%~70%。

政策驱动：国家发改委《氢能产业发展中长期规划（2021—2035）》持续加码，2025 年财政部进一步将电解水制氢设备纳入税收优惠政策范围，下游绿氢应用场景（绿氨、绿甲醇、氢冶金）快速扩张，带动 ALK 电解槽需求持续增长。

技术趋势：行业正向"高电流密度、低能耗、宽负荷范围、智能化"方向发展。2024—2025 年国内主流厂家相继推出电流密度 ≥0.6 A/cm² 的新一代 ALK 电解槽，直流电耗降至 4.2 kWh/Nm³ H₂ 以下，负荷调节范围扩展至 10%~110%，显著缩小了与 PEM 路线的差距。

安全性挑战：ALK 系统需始终保持电解槽阴极与阳极两侧压力均衡，防止氢气与氧气穿过多孔隔膜混合引发爆炸。这一安全要求对循环泵的稳定性、无泄漏性能提出了极高要求，也是本文技术方案设计的核心出发点。

二、泵在碱性电解制氢系统中的应用

在 ALK 电解制氢系统中，泵是核心运动部件之一，承担着电解液循环、碱液补给、气体吹扫、冷却换热等关键功能。其中电解液循环泵需要全年 8760 小时不停机连续运行，以保证电解槽内碱液浓度均匀、温度稳定，直接决定制氢效率与系统可靠性。

1. 电解液循环泵的选型要求

针对 ALK 电解制氢工况（30% KOH，70~90℃，系统压力 0.5~3.0 MPa），循环泵选型需满足以下核心要求：

2. 传统泵方案横向对比

目前 ALK 行业常用的电解液循环泵主要包括电子隔膜泵、螺杆泵、普通齿轮泵等，各类方案对比如下：

3. 微型磁力齿轮泵技术路线深度分析

微型磁力齿轮泵凭借无脉冲、高线性度、高压差、无泄漏、精密计量等特点，已成为 ALK 电解液循环泵的优选方案。其核心技术的竞争集中在以下三个方向：

（1）PEEK 齿轮轴材质改性及加工工艺

PEEK（聚醚醚酮）特种工程塑料自问世以来，广泛应用于精密结构件、密封件、轴承、齿轮等领域。经碳纤维、二硫化钼、玻璃纤维、PTFE、陶瓷等改性后，PEEK 的机械强度、耐磨性显著提升，添加陶瓷填充剂的 PEEK 相比纯 PEEK 寿命提升 5 倍以上，可胜任强碱、高温等恶劣工况。

（2）PEEK 滑动轴承材质及加工工艺

传统滑动轴承多采用普通 PEEK+碳纤维填充材质，加工容易但耐磨性和承载能力偏弱，仅适用于轻载工况。JONSN 精密级微型齿轮泵滑动轴承采用特种改性 PEEK 基复合纳米级陶瓷配方，通过专用加工成型工艺制成，强度高、抗干磨能力强，可应用于重载场合，设计寿命长达 20,000 小时以上。

（3）微型磁力齿轮泵结构设计改进

传统微型齿轮泵延续 20 多年前的美式三段式结构设计，采用四氟膜片密封，齿轮两端面间隙受密封垫厚度影响大，导致内泄漏量大、输送精度差、效率低。

JONSN 微型齿轮泵采用两段式结构 + 静密封圈设计，具有以下优势：

· 齿轮轴装配精度高，端面间隙可控；

· 减少密封圈数量，降低泄漏点数量；

· 齿轮与腔体各间隙完全由机加工精度保证，配合精度高、一致性好，无需人工研磨修配；

· 内部采用大通径流道设计，减小流体阻力，输送效率高；

· 模块化设计，电机可根据设备空间要求灵活选用（直流 24V / 交流 380V / 440V 等）。

4. 磁力齿轮泵在 ALK 系统中的核心优势

三、JONSN-MR 系列在碱性电解制氢中的解决方案

基于 ALK 电解制氢工况特点，JONSN 技术团队结合自主开发的齿轮泵选型应用软件，对电解液循环系统进行工况模拟计算，为客户提供精准的泵选型方案。以下为典型应用案例及系统选型建议。

1. 典型工况参数

以 100 Nm³/h 碱性电解制氢系统为例，电解液循环泵的典型工况参数如下：

2. ALK 系统泵位配置方案

一套完整的碱性电解制氢系统中，JONSN 微型齿轮泵可在以下泵位提供解决方案：

四、JONSN 公司简介

上海琼森流体设备有限公司（JONSN）成立于 2010 年，是一家专注于精密级微型齿轮泵研发、生产、销售的高新技术企业。公司自成立伊始，即将"用心、专注做好每一台精密级齿轮泵"奉为经营理念，持续投入精密加工与检测能力建设。

资质认证：JONSN 全系列产品已获得 CCS（中国船级社）、BV（法国船级社）、ABS（美国船级社）、NK（日本船级社）等国际船级社型式认证，并通过德国莱茵 TÜV ISO 9001:2015 质量管理体系认证，为氢能行业客户提供合规可靠的产品保障。

五、总结

碱性电解水（ALK）制氢作为当前大规模绿氢生产的主流技术路线，对核心运动部件——循环泵的可靠性、耐腐蚀性、密封性提出了极高要求。JONSN 精密级微型磁力齿轮泵通过 PEEK 齿轮精密加工、陶瓷轴、专用滑动轴承、两段式结构等多项技术创新，实现了在 30% KOH、70~90℃ 工况下的长期稳定运行，已在多个百标方级制氢项目中成功应用。

核心优势总结：

· 无泄漏磁力耦合设计，彻底消除轴封泄漏隐患；

· 英国进口高强度耐磨 PEEK 齿轮 + 氧化锆纳米陶瓷轴，耐强碱、耐磨、寿命长；

· 特种改性 PEEK 复合陶瓷滑动轴承，设计寿命 ≥20,000 小时；

· 两段式结构设计，装配精度高，批次一致性好；

· 流量精度高（±1% FS），无脉冲输出，保障电解槽稳定运行；

· 模块化设计，灵活适配不同电压与安装空间要求；

· 国内较早进入制氢行业，拥有成熟应用案例与快速响应的本地化服务团队。

JONSN 将持续深耕氢能装备核心零部件领域，以更高精度、更高可靠性、更优性价比的产品，助力全球绿氢产业高质量发展。