在隨后的幾十年里，全球出現(xiàn)了許多新的AEL系統(tǒng)供應(yīng)商，到20世紀(jì)60年代末，Norsk Hydro、Bamag、Demag、The Electrolyser Corp（后更名為Stuart Energy Systems Corp.）、Oerlikon/BBC 和 Lurgi 等公司都提供了用于工業(yè)場景應(yīng)用的大型成熟系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)都以堿性技術(shù)為基礎(chǔ)，在常壓下運(yùn)行（Lurgi 型除外），系統(tǒng)使用高濃度腐蝕性堿性溶液作為電解液（氫氧化鉀溶液），并使用厚石棉布作為氣體分離器或所謂的隔膜。如果有廉價(jià)的水力發(fā)電，這些系統(tǒng)的成熟度就足以允許建造大型裝置，生產(chǎn)氫氣的成本也相對(duì)較低。不過，由于20世紀(jì)下半葉利用化石燃料大規(guī)模制氫在經(jīng)濟(jì)上變得更為有利，因此這些設(shè)備的總數(shù)量仍然很少。下表1提供了 20 世紀(jì)大型電解裝置的概況。

上一篇已經(jīng)介紹了Oerlikon/BBC Norsk Hydro和CM&S/Cominco 的重要發(fā)展。下面將討論20世紀(jì)新興企業(yè)的主要發(fā)展路線。盡管在加壓電解槽方面已經(jīng)有了成功的發(fā)展（參見圖1中 D. Latschinoff 的圓柱形加壓電解槽）。

圖1：拉奇諾夫的圓柱形加壓電池。鋼電池體作為陰極；b 鐵陽極；g 隔離器 和氣體分配器，a和e浮閥用于壓力補(bǔ)償。

但19世紀(jì)40年代Lonza SA（瑞士維斯普）工程師 Ewald A. Zdansky 的工作是水電解史上的一個(gè)重要里程碑。這項(xiàng)開發(fā)由龍沙（Lonza）集團(tuán)發(fā)起，最初是為了滿足其在化學(xué)（合成氨生產(chǎn)）領(lǐng)域日益增長的氫氣需求。通過與位于瑞士蒙泰的Giova-nola Freres SA (GFSA) 公司合作，茲丹斯基（Zdansky）設(shè)計(jì)、制造并測試了第一臺(tái)采用圓形電解池設(shè)計(jì)的加壓堿性電解槽原型。1948 年，龍沙（Lonza）委托 GFSA 制造了第一臺(tái)加壓電解槽，并申請(qǐng)了設(shè)計(jì)專利。此后不久，該技術(shù)通過獨(dú)家許可協(xié)議轉(zhuǎn)讓給了位于德國布茨巴赫和法蘭克福的工程公司Lurgiuntil（1919 年更名為 metallurgische Gesellschaft）。在接下來的幾年中，通過Lurgi、GFSA 和 Lonza 之間的持續(xù)合作，該工藝不斷得到改進(jìn)。幾十年來，Lurgi 型壓力式電解槽一直是世界上最大的堿性水電解槽，一個(gè)模塊（或電堆）可容納多達(dá)560個(gè)電解池，氫氣平均生產(chǎn)能力為740 Nm3/h，輸入電功率為3.4MW 。最大的裝置是為津巴布韋的Sable Chem Ind. Ltd 和秘魯?shù)腃rif 建造的，見上表1。1996 年，Lurgi 關(guān)閉了電解業(yè)務(wù)，并將所有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和客戶服務(wù)轉(zhuǎn)讓給了前生產(chǎn)合作伙伴 GFSA。2004 年，瑞士IHT公司開始負(fù)責(zé)龍沙（Lonza）集團(tuán)和喬瓦諾拉（Giova-nola）公司的電解業(yè)務(wù)、設(shè)備營銷以及原有制氫基地的維護(hù)工作。最近，在2020年，德國公司Sunfire GmbH收購了IHT，為其高溫蒸汽電解產(chǎn)品組合增添了龍沙（Lonza）和GFSA70多年的堿性電解經(jīng)驗(yàn)（見下圖2）。

圖2：最大的堿性加壓水電解槽（3 兆帕），配備 560 個(gè)電解池，最初由龍沙公司開發(fā)，氫氣生產(chǎn)能力為740 Nm3/h，氧氣生產(chǎn)能力為 370 Nm3/h

加壓運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn)是在給定電流密度下電池電壓較低、設(shè)備體積縮小以及節(jié)省氣體壓縮階段的部分成本。主要的技術(shù)挑戰(zhàn)在于高壓下電池的永久密封性，以及較高的耐壓材料和部件投資成本。Lurgi的電解槽設(shè)計(jì)與 Norsk Hydro 的電解槽相似，都帶有內(nèi)部折疊。但Lurgi 電解槽使用的不是石棉編織隔膜，而是3毫米厚的石棉壓制板做隔離，鍍鎳金屬絲網(wǎng)電極直接鋪設(shè)在上面。從背面看，金屬絲網(wǎng)電極被雙極板（稱為隔板）壓在石棉隔膜上，從而首次實(shí)現(xiàn)了AEL的零間隙配置。直徑為1.6米的雙極板由壓花或凹陷的鍍鎳鋼板制成，固定在電池框架上，并用特氟隆密封墊密封。由于石棉隔膜在125°C~130°C 的 KOH 電解液中會(huì)溶解，因此 90°C 的工作溫度是最高極限。20 世紀(jì) 90 年代，石棉隔膜被Juilich 研究中心（前身為 Kernforschungsan.lage Jiilich GmbH-KFA）開發(fā)的氧化鎳隔膜所取代。通過循環(huán)泵對(duì)電解液進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流，可輕松排出電池中產(chǎn)生的熱量，并確保電解液濃度均勻。

第二次世界大戰(zhàn)后的1948 年，亞歷山大-斯圖亞特（Alexander T. Stuart，1882-1950 年）和他的兒子亞歷山大-斯圖亞特（AlexanderK. Stuart，1924-2014 年）在加拿大多倫多成立了電解系統(tǒng)有限公司，繼續(xù)從事老斯圖亞特的工作。早在1913年，A.T. Stuart 就開發(fā)出了單極槽式Stuart電解槽，并在20世紀(jì)20年代設(shè)計(jì)和制造了許多電解系統(tǒng)。2000 年，公司更名為斯圖爾特能源系統(tǒng)公司（Energy Systems Corporation），2005 年初被 Hydrogenics 公司收購，基于單極Stuart設(shè)計(jì)的產(chǎn)品系列停止生產(chǎn)。但憑借在100多個(gè)國家銷售的約1000套制氫設(shè)備，該公司在 20 世紀(jì)下半葉成為領(lǐng)先的電解生產(chǎn)商之一，并一直是目前唯一一家擁有基于單極或單極槽式電解槽產(chǎn)品組合的主要公司。

斯圖爾特（Stuart）電解池是一個(gè)全焊接的矩形低碳鋼罐，內(nèi)部鍍鎳，以加強(qiáng)防腐保護(hù)。氣密蓋也鍍了鎳，并支撐著氧氣收集室、石棉布隔膜和電極，電極由高導(dǎo)電性鋼制成，陽極鍍有厚厚的泡沫鎳。陰極經(jīng)過特殊的表面處理，以降低陰極過電壓。每個(gè)陽極周圍都有一個(gè)石棉布編織的隔膜，以防止氣體混合。生成的氫氣在隔膜之間但在隔膜之外上升到隔膜下的氫氣室。這兩種氣體在電池槽內(nèi)已與電解液基本分離。隨后，氣體進(jìn)入電池上方的獨(dú)立氣體冷卻器-冷凝器-除霧器，夾帶的電解液和冷凝水在重力作用下返回電池槽。因此，堿液在電解槽內(nèi)的循環(huán)是通過電解槽上的自然對(duì)流完成的。

在每個(gè)斯圖亞特電解池中，電極都是懸浮的，但與電池蓋絕緣，盡管氣候條件各不相同，但電池的可靠性和低維護(hù)率都獲得了一定的聲譽(yù)，而且設(shè)計(jì)提供了較大的表面積與體積比。電池平均電壓為1.9V，溫度為 70°C。

位于米蘭的意大利公司DeNora S.p.A.（DeNora Impianti Electtrochimici S.p.A.）是上世紀(jì)壓濾機(jī)設(shè)計(jì)的大型堿性水電解槽的另一個(gè)主要制造商。采用這種技術(shù)的最大電解制氫廠建在印度的 Nangal，見上表1。該裝置于1959年開始建造，由60個(gè)單元組成，每個(gè)單元配備108個(gè)電解池，保證性能為2.1V的單元電壓，電流為10,000A 。該工廠每年還生產(chǎn)15噸重水。DeNora 的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為 2,500mm*4,500mm 和 10,000 A電流，每個(gè)電池堆有40到100個(gè)電池，見圖3。

圖3：DeNora lmpianti Electrotchimici S.p.A. 制造的雙極電解槽（電流為 2.5 kA，耗電量約為 4.6 kWh Nm-3）。54 個(gè)電池的電解槽總?cè)萘繛?250 kW

DeNora 設(shè)計(jì)的一個(gè)獨(dú)特之處是使用了雙層隔膜，即兩層不同的石棉編織層。在正常運(yùn)行時(shí)，兩層隔膜相互擠壓。但是，一旦氣泡滲入兩層之間，就會(huì)形成更大的氣泡，并排出室外，而不會(huì)與另外一側(cè)氣體混合。因此，DeNora電解池的氣體純度大于99.9%。金屬電極（包括陽極和陰極）由鍍鎳的低碳鋼制成，并采用專有的硫化物工藝進(jìn)行活化，每兩到三年需要重新活化一次。雙極元件本身由一個(gè)厚度為5cm的鋼架組成，鋼架包裹著著雙極板，電極連接在雙極板的兩側(cè)。

第二次世界大戰(zhàn)后，另外兩家公司的產(chǎn)品獲得了相對(duì)較高的知名度。這兩家公司都位于西德，其大氣式電解槽被稱為Bamag和Demag設(shè)計(jì)。

從1928年到1995年，巴馬格向世界各地的客戶提供了400多臺(tái)電解槽，應(yīng)用領(lǐng)域包括脂肪硬化、金屬工業(yè)、惰性氣體、化學(xué)和制藥工業(yè)、電氣和電子工業(yè)、發(fā)電機(jī)冷卻和燃料應(yīng)用。據(jù)了解，最大的工廠建在耶拿，為柏林工業(yè)進(jìn)口公司（Industrie-Anlagen import Berlin）建造，產(chǎn)能為2520Nm3/h（9xS300 E 90）。Bamag Meguin 股份公司（Bamag：Berlin-AnhaltischeMaschinenbau 股份公司）在德國布茨巴赫的廠址開始進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。后來，Pintsch-Bamag于1953年由Bamag Meguin AG和Julius Pintsch AG合并而成。但早在1970年，戴維-巴馬格有限責(zé)任公司（Davy Bamag GmbH）就已被拆分，1991年，盧吉股份公司（Lurgi AG）接管了該公司。截至 1994 年 9 月 30 日，Bamag 退出了電解業(yè)務(wù)，但維護(hù)和項(xiàng)目業(yè)務(wù)由 Mate Barisic 與 ELT Elektrolyse Technik GmbH公司繼續(xù)經(jīng)營，直到 2010 年該公司申請(qǐng)破產(chǎn)。幾年后，一家新成立的公司以 ELB Elektrolysetechnik GmbH 的名稱繼續(xù)運(yùn)營。

巴馬格（Bamag）常壓電解槽采用典型的矩形壓濾機(jī)設(shè)計(jì)，在常壓條件下運(yùn)行，外部電解液通過單獨(dú)的管道供應(yīng)和輸送到每個(gè)電解槽。電解液循環(huán)（25%KOH）通過自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)，不需要堿液循環(huán)泵。Bamag 電解槽有四種標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，電極表面積從每格0.25m2（S25E）到每格3.0m2（S300E）不等。根據(jù)電解槽類型的不同，單電池?cái)?shù)量可在10到100個(gè)之間變化，從而產(chǎn)生3-330 Nm3/h的氫氣生產(chǎn)能力。與 Demag、De Nora 和 Oerlikon 電解槽類型一樣，電極是穿孔金屬片，安裝在雙極板前方，具有導(dǎo)電性，但距離很小。一個(gè)電池單元的距離為50mm。1950年代使用的是非活化鍍鎳電極，在電池電壓為 2.14V、溫度為 80°C 時(shí)，電流密度為 2000A/m2（5.16 kWh Nm3/h）。后來，在 20 世紀(jì) 60 年代中期，使用了活化雷尼鎳，在相同的電流密度下，電池電壓可降至1.86 V（4.48 kWh Nm3/H2）。但為了獲得更高的制氫率，電流密度增加到 2500 ~ 3000 A/m2，電池電壓為 1.92-196 V。

德馬格(Demag)的設(shè)計(jì)最為著名，因?yàn)樵?0世紀(jì)50年代末和60 年代初，德馬格(Demag) Elektrometallurgie GmbH（德國杜伊斯堡）使用這種電解槽在阿斯旺大壩建造了第一座制氫廠，見下圖4。

圖4：埃及阿斯旺的首座制氫工廠，采用 Demag A.G. 的電解槽。

自 1956 年以來，設(shè)備本身一直由 Hartchrom GmbH（德國卡爾斯魯厄）代表 Demag Elektrometal-lurgie GmbH 生產(chǎn)。阿斯旺大壩的電解廠由 36 x 8 個(gè)電解槽組成，氫氣產(chǎn)量為 40,000Nm3/h（約200MW），用于化肥生產(chǎn)。該裝置于1963年投入使用 。在此期間，電解槽得到了進(jìn)一步發(fā)展和不斷改進(jìn)，產(chǎn)品種類擴(kuò)展到三種。1972年，電解業(yè)務(wù)由 Krebskosmo Gesellschaft ftir Chemie-Ingenieur-Technik GmbH（柏林）接管，但20年后，即1992 年。Krebskosmo 倒閉了。在其業(yè)務(wù)活動(dòng)的最后幾年，該公司開發(fā)了一種帶有新型隔膜的新型電解槽（功率可達(dá)110kW），該電解槽有被用于巴伐利亞太陽能制氫 (SWB) 項(xiàng)目。在Krebskosmo退出后，銷售由Hartchrom GmbH的子公司 Wasserelektrolyse Hydrotechik GmbH（德國卡爾斯魯厄）負(fù)責(zé)。帶有內(nèi)部歧管和管道的矩形德馬格電解槽設(shè)計(jì)與BBC Oerlikon電解槽概念非常相似。工作壓力為大氣壓，電解液循環(huán)通過自然對(duì)流（氣體提升原理）實(shí)現(xiàn)，因此無需循環(huán)泵。與巴馬格的設(shè)計(jì)一樣，電極采用導(dǎo)電安裝，但在雙極板（稱為中心電極）前方留有很小的堿液循環(huán)距離。雙極板、陰極前電極和隔板使用鍍鎳鋼。陽極前電極由鎳制成。陽極和陰極前電極都涂有電催化層，以減少氫氣和氧氣的過電壓。石棉布的邊緣由硫化橡膠密封圈封住，這也使單個(gè)電池室的鋼架相互絕緣。一個(gè)電池單元的距離為29毫米 。

20世紀(jì)70年代，生產(chǎn)了三臺(tái)電解槽WE125、WE250 和 WE375，標(biāo)稱氫氣生產(chǎn)率分別為60Nm3/h (3,000A)、135Nm3/h (6,000A) 和 200Nm3/h (9,000A)。電池的平均電壓為1.9V，溫度為80°C，電解質(zhì)濃度為28wt.%KOH。

在此，還應(yīng)提及的是，在世界其他地區(qū)，如中國、日本和前蘇聯(lián)（即現(xiàn)在的俄羅斯），大型堿性電解槽的開發(fā)已取得進(jìn)展，這些系統(tǒng)已經(jīng)并正在商業(yè)化使用。例如，前蘇聯(lián)現(xiàn)在的俄羅斯公司Uralkhimmash自20世紀(jì)50年代以來開發(fā)并生產(chǎn)了常壓（FV系列）和加壓（SEU系列）堿性水電解槽。電解槽配有石棉隔膜，SEU型電解槽的工作壓力可達(dá)10Bar，制氫能力為4~250Nm3/h。常壓FV-500型電解槽的制氫能力為500Nm3/h，電能需求量為4.9-5.5 kWh m3/h，設(shè)備使用壽命達(dá)到10年以上。根據(jù)，由于來自外國產(chǎn)品的競爭壓力過大，近年來已停止生產(chǎn)。