在当今能源转型的大背景下，氢能作为一种清洁、高效、可持续的能源载体，正逐渐成为全球能源领域的研究热点。氢氧化钾（碱性）电解制氢作为一种成熟的制氢技术，在大规模工业制氢中发挥着重要作用。在氢氧化钾（碱性）制氢过程中，JONSN精密级微型磁力齿轮泵具有流量稳定、高压力、无泄漏、耐腐蚀、安全、寿命长等优势，为氢氧化钾电解制氢工艺的优化和效率提升提供了有力支持。

一、氢氧化钾电解制氢行业现状

目前，制氢主要有碱性电解水(ALK),质子交换膜（PEM），阴离子交换膜（AEM），固体氧化物（SOEC）等技术路线。我们重点分析碱性电解技术及泵选用，碱性电解技术它的主要优势就在于技术成熟和成本较低，更适合用于大规模制氢和连续制氢，它是以30%质量比的氢氧化钾溶液，或者是26%的氢氧化钠的水溶液来作为电解质，也就是碱液，用PPS膜或者复合膜作为隔膜。将阴阳两极分离开，对两个核心金属的电极通直流电把水分子分解生成氢气和氧气。在直流电的作用下，在阴极水分子被分解成氢离子和氢氧根离子。其中的氢离子得到电子生成了氢原子并进一步生成氢分子。氢氧根离子则在电场的作用下，穿过多孔的隔膜到达阳极，进而失去电子生成了水分子和氧分子，相应的阴极和阳极的化学反应，分别是阳极的氧析出反应和阴极的氢析出反应。

碱性电解制氢技术存在能耗、产气的纯度和安全性等方面存在着不足。

1、 能耗大，电阻高和电流密度低会导致生产效率偏低。

2、 产气纯度低，隔膜的孔径大就会产生气体杂质，启停慢需要预热的时间也比较长。所以它不太适合负荷波动较大的风光等可再生能源，而且它的体积和重量也比较大，难以小型化

3、 安全性，无法的快速启停响应，必须时刻的保持电解池的阴极和阳极两侧上的压力的均衡，防止氢气氧气穿过多孔薄膜来混合，进而引起爆炸。

4、  碱性槽的工作温度是70度到90摄氏度，一旦停下来再启动的时候，电解槽的温度要提升到70度到90度呢，就需要很长的时间。间歇式的运行，会导致电解槽的温度长期低于工作温度，它就会影响电解效率，而且能耗也会提升。

氢氧化钾电解制氢流程

市场方面，由于全球对清洁能源的需求持续攀升，该行业的市场规模呈现扩大趋势，吸引了众多企业的涉足。政策环境方面，各国纷纷出台支持氢能发展的政策，为氢氧化钾电解制氢行业创造了有利条件，但同时也对其安全性、环保性等提出了更高要求。氢氧化钾电解制氢行业充满机遇，但也面临诸多挑战，未来的发展仍需各方共同努力和持续创新。

二、泵在氢氧化钾电解制氢行业中的应用

在氢氧化钾电解制氢行业中，泵发挥着至关重要的作用。

氢氧化钾电解制氢是通过在电解槽中施加直流电，使氢氧化钾溶液发生电解反应，在阴极产生氢气，在阳极产生氧气。这一过程需要精确控制电解液的流量、压力和浓度等参数，以确保电解反应的高效稳定进行。

在氢氧化钾电解制氢行业中，泵作为氢氧化钾电解制氢行业核心运动部件之一，在氢氧化钾电解制氢过程中，需要全年不停机连续循环电解液，以保证电解槽内的浓度均匀和温度稳定。承担着将循环氢氧化钾溶液的泵确保了电解液在电解槽内均匀分布，以确保提高电解效率和制氢质量，选择一款氢氧化钾电解制氢过程稳定、高效和安全运行的齿轮泵泵变得至关重要，什么泵适合于氢氧化钾电解制氢呢？

通常情况下，氢氧化钾电解制氢行业中循环电解液，对于齿轮泵选型需要考虑以下几点：

① 质量安全可靠，过程稳定、高效

② 耐温度

③ 高压力

④ 无泄漏

⑤ 耐腐蚀

（1）横向对比传统的容积泵主要有电子隔膜泵，螺杆泵，普通齿轮泵等。

电子隔膜泵属于柱塞式往复泵，输送有压力脉冲，无法满足连续性输送要求，隔膜在长期使用中可能会出现疲劳、破裂等问题，安全性较差，另外无法满足全年不停机连续运作工艺要求。

螺杆泵和普通齿轮泵都属于容积式转子泵，传统的转子泵采用金属转子，转子无自润滑性能，适合输送一些有粘度的介质，体积也比较大，螺杆泵的制造工艺相对复杂，成本较高。其结构较为复杂，一旦出现故障，维修难度较大。容易因介质中的杂质而导致磨损和故障。并且在高压工况下，性能可能会受到一定影响。

有没有更适合应用于氢氧化钾电解制氢呢？

微型磁力齿轮泵是的出现完美解决氢氧化钾电解制氢电解溶液压力波动、介质泄露、腐蚀问题。微型磁力齿轮泵具有无脉冲、高线性度、高压差、无泄漏、精密计量等特点。

接下来重点分析微型磁力齿轮泵。

（2）纵向分析各种微型磁力齿轮泵特点

在了解微型磁力齿轮泵之前，先要了解微型磁力齿轮泵核心齿轮材料PEEK,自从PEEK特种工程塑料诞生以来，PEEK陆续运用于精密结构件、密封件、轴承、齿轮等领域，随着各种改性添加剂的发展（如碳纤维、二硫化钼、玻纤维、四氟、陶瓷），衍生出各种不同配方PEEK, 性能各异，相比纯PEEK具有机械强度更高，耐磨性更好等特性，添加陶瓷填充剂的PEEK相比纯PEEK寿命5倍以上，可以各种恶劣工况环境下使用。

微型齿轮泵正是基于PEEK改性技术而发展，微型齿轮泵可满足低粘度甚至无润滑的情况下运行，同时采用磁力联轴器设计，可做到高压无泄漏。

目前国内外厂商的各种微型磁力齿轮泵技术路线：

1.通过PEEK齿轮轴材质改性及加工工艺方向突破；

2.PEEK滑动轴承材质及加工工艺方向突破；

3.微型磁力齿轮泵结构设计方向改进。

多年从事微型磁力齿轮泵研究和经验告我们，如整体设计方向错误，泵精度、性能和寿命将大打折扣。

一、PEEK齿轮轴材质改性及加工工艺方向突破

齿轮轴材质分为两部份，一是齿轮部分，二是轴部分。

第1种方案：传统欧美齿轮泵（部分国内齿轮泵厂家），齿轮材质主要采用普通PEEK填充碳纤维，轴采用不锈钢316L材质，运用于负载较小的场合，通过注塑成圆柱后滚齿加工，普通PEEK填充碳纤维易加工，加工精度可以，但316L材质轴比较软，运行5-6个月左右，轴会越磨越细，齿轮跳动磨损严重，直至把泵体和齿轮磨坏，短期使用无法看出来。

传统PEEK+不锈钢轴 轴面磨损情况

第2种方案：齿轮材质采用进口PEEK高强度耐磨材质，轴采用氧化锆纳米陶瓷材质，由于PEEK机加工难度大，很多采用齿形一次性注塑成形，注塑成形容易受注塑温度变形，每批次加工的齿轮一致性较差，影响流量，生产成本较低。

JONSN进口PEEK+陶瓷轴

第3种方案：JONSN精密级微型齿轮泵齿轮轴，齿轮采用英国进口高强度耐磨级PEEK材质，轴采用氧化锆纳米陶瓷材质，通过精密数控滚齿轮精加工，通过改善刀具材质涂层，并严格管控刀具加工时间，解决了进口高强度耐磨级PEEK齿轮加工问题，同时齿形通过数小时高温模压热处理定型工艺，齿轮精度高，尺寸稳定，表面光滑，一致性高，寿命长，缺点就是成本很高，适用于重载型高精度场合。

二、PEEK滑动轴承材质及加工工艺方向突破

传统轴承材质主要采用普通PEEK填充碳纤维材质，加工容易，耐磨和承载性能偏弱，只能运用轻载工况

JONSN 精密级微型齿轮泵滑动轴承，用特种改性PEEK基复合纳米级陶瓷配方，采用专用的加工成型工艺制成，强度高，抗干磨能力强，运用于重载场合，寿命长达2万小时以上

三、微型磁力齿轮泵结构设计方向改进

传统微型齿轮泵结构设计一直延续20多年前的美式设计（三段式结构+四氟膜片密封设计），齿轮两端面间隙容易受到密封垫厚度影响，导致内泄漏很大，输送精度差，工作效率低，结构如下：

三段式结构设计

JONSN 微型齿轮泵结构设计采用（两段式结构+静密封圈设计图片如下），其优点有：

（1）齿轮轴装配精度高；

（2）减少密封圈数量，减少泄露点数量；

（3）齿轮与腔体各间隙完全靠机加工精度保证，配合精度高，一致性高，无需人为对齿轮及腔体的研磨修配，人为的干预越多一致性越差；

（4）内部结构采用大通径流道设计，减小流体运动阻力，输送效率高；

（5）模块化设计，电机可根据设备空间要求，可选用直流24V、交流380V或440V 电机；

微型磁力齿轮泵是一种依靠磁力耦合传动的容积式泵，由泵体、主动齿轮、从动齿轮、磁力耦合器和驱动电机等部分组成。其工作原理是通过齿轮的旋转，将吸入腔的液体带到排出腔，从而实现液体的输送。

与传统的机械密封泵相比，JONSN精密级微型磁力齿轮泵具有以下显著特点：

无泄漏：磁力耦合传动避免了轴封泄漏的问题，有效防止了电解液的泄漏，确保了生产过程的安全和环保。

高精度：能够精确控制流量，误差范围小，满足氢氧化钾电解制氢工艺对流量控制的高精度要求。

耐腐蚀：采用特殊的材料和涂层，能够耐受氢氧化钾电解液的强腐蚀性，延长了泵的使用寿命。

低噪音：运行平稳，噪音低，减少了对工作环境的影响。

三、JONSN-MR系列精密级微型磁力齿轮泵在氢氧化钾电解制氢行业的解决方案

根据氢氧化钾电解制氢行业客户工况要求：

循环泵，介质：30%碱液，85℃左右，流量5L/min，出口压力1bar。

结合JONSN琼森开发的齿轮泵选型应用软件对工况模拟计算，MRVC220 配24V150W直流无刷电机，可以足使用要求。

系统选型方案如下：

琼森应用工程师认为氢氧化钾电解制氢过程是个复杂计算过程，目前国内外循环泵质量也参差不齐，选一款质量可靠稳定的精密级齿轮泵至关重要，通过选型应用软件对工况模拟计算，可以降低使用风险。

部分制氢行业业绩：

天津**氢能有公司   型号：MRV220   数量：300台  2024年7 运行稳定

JONSN取得多个船级社认可，全系列产品获得CCS中国船级社型式认证。

相关证书：

四、JONSN公司发展情况介绍

JONSN公司成立于2010年，是一家专注于齿轮泵研发、生产、销售的公司。公司自成立伊始，我们就把“用心、专注做好每一台精密级齿轮泵”奉为经营理念，拥有齿轮泵总成装配线，以及滚齿加工、磨齿加工、平面研磨机、数控机床、加工中心、多工位全综合检测平台、试验等专业设备。

自2019年国内外市场环境发生变化以来，上海琼森流体设备有限公司做出新的规划，在中部地区成立新工厂，得益于赣州优质的营商环境和赣州齿轮产业配套加工能力，2020年新工厂正式落户于赣州市经济技术开发区，工厂通过德国莱茵TUV ISO9001-2015质量管理体系认证，中国CCS、法国BV、美国ABS、日本NK等船级社质资认证，同时取得多项专利技术。公司拥有一支优秀的研发创新团队，与国外企业合作，凭借我们多年来在齿轮泵领域所积累的丰富经验，通过技术创新，采用新工艺、新材料，对泵内结构进行优化，提升了齿轮泵的质量和技术水准，在多项精密级齿轮泵关键技术领域取得重大突破，JONSN齿轮泵已经成为多个高端制造行业在线输送关键控制设备。

JONSN是国内较早进入氢氧化钾电解制氢应用领域的微型齿轮泵企业，在氢氧化钾电解制氢行业领域占据较大市场份额，并且拥有专业成熟的解决方案。

JONSN-MR精密级微型齿轮泵在氢氧化钾电解制氢行业中具有以下优势：

1、结构简单：齿轮泵的结构相对简单，易于制造和维护，降低了设备成本和维护难度。

2、输送稳定适用范围广：可提供60L/h、200L/h、600L/h、1500L/h、2800L/h、3600L/h等不同区间连续、稳定的流量输出，有利于电解过程的平稳进行。可以处理不同浓度、温度的碱性溶液，具有较好的通用性。

3、耐腐蚀：由于工作介质具有腐蚀性，泵体和齿轮应采用耐强碱腐蚀的材料，如不锈钢 316L 或哈氏合金等。

4、密封性好：JONSN精密级微型齿轮泵优质的机械密封或磁力密封能有效防止氢氧化钾溶液和气体泄漏，确保工作环境的安全和稳定。

5、精度高和稳定性高：JONSN精密级微型齿轮泵能够提供精确且稳定的流量输出，以满足电解制氢工艺对电解液供应的严格要求。

6、耐高温特性：考虑到电解过程中可能产生的热量，JONSN精密级微型齿轮泵具备良好的耐高温性能，保证在高温环境下正常运转。

综合来看，JONSN-MR精密级微型齿轮泵在氢氧化钾电解制氢行业中的应用具有明显的优势。其可靠的品质和质量使其能够过程稳定、高效地运转，高精度控制保障尾气处理效果，耐腐蚀性能提升设备的可靠性，低噪音和振动提升工作环境和操作舒适性。是氢氧化钾电解制氢行业理想的解决方案!