在“科普光伏电解水装置制氢效率的计算方法”和“电能传递效率、质子交换膜效率的计算方法”这两篇文章中，我们已经了解了影响光伏电解水制氢效率3个因素：光伏电池效率ηm、光伏电池与电解槽之间的传递效率ηt和质子交换膜效率ηe，它们直接影响光伏电解槽制氢的可行性和效率。
其中质子交换膜效率ηe计算公式中有一个重要的参数——电解槽功率Pe，因其计算过程复杂，前文并未展开讨论，本期将着重探讨。
电解槽的功率Pe的计算方法如下：
其中，RI是电解槽等效内阻，是由电解槽内部电阻和与之并联的电解液电阻合并而成，单位为Ω；
RL为漏阻，反映了电解槽的漏电程度，是电解槽内部阴极室与阳极室间隔膜的电阻阻值，通过测量得知，单位为Ω；
E是水分解反应需要的最小电压，理论值为1.23 V，实际使用时，需要实际情况测定得出，单位为V；
Vcon是浓度过电位，是指电解过程中由于电解液的浓度差引起的过电位，单位为V；
Vact是活化过电位，指在电化学反应中需要克服的额外能量，阳极活化过电位主要由氢氧化物离子的生成速率决定，而阴极活化过电位主要由氧气的还原速率决定，单位为V；
Vohm是欧姆过电位，是指电极表面的电势随着电流密度的增加而产生的变化值，单位为V；
Ie为电解槽的电流。
Ve是电解槽的电压，单位为V。
电解槽的电流Ie计算方法如下：
ie为电流密度，单位为A/m²；
Ae为电解槽电极的有效面积，单位为m²；
电解槽的等效内阻RI计算方法如下：
Vcon是浓度过电位，电解过程中由于电解液的浓度差引起的过电位，单位为V；Vact是活化过电位，电化学反应中需要克服的额外能量，阳极活化过电位主要由氢氧化物离子的生成速率决定，而阴极活化过电位主要由氧气的还原速率决定，单位为V；Vohm是欧姆过电位，是指电极表面的电势随着电流密度的增加而产生的变化值，单位为V；Ie为电解槽的电流。
电解槽的电压Ve计算方法如下：
水分解反应需要的最小电压E计算方法如下：
其中，T是电解槽工作温度，T0是环境温度，pH₂，pO₂，pH₂O是反应物/生成物的分压；Vcon是浓度过电位，是指电解过程中由于电解液的浓度差引起的过电位，单位为V；Vact是活化过电位，指在电化学反应中需要克服的额外能量，阳极活化过电位主要由氢氧化物离子的生成速率决定，而阴极活化过电位主要由氧气的还原速率决定，单位为V；Vohm是欧姆过电位，是指电极表面的电势随着电流密度的增加而产生的变化值，单位为V；
浓度过电位Vcon计算方法如下：
低电流密度下，浓度过电位Vcon可以忽略不计。ie＜10000 Am⁻²。
其中，ie为电流密度，单位为A/m²；β1是一个常数，与温度有关，结合实际的实验条件和实验方法，需要查阅相关的文献，或者对实验数据进行拟合，才能获得；iL是极限电流密度，取决于电极和电解质的性质，以及电化学反应的动力学特征，单位为A/m²；β2是一个常数，结合实际的实验条件和实验方法，需要查阅相关的文献，或者对实验数据进行拟合，才能获得。
活化过电位Vact计算方法如下：
其中，R是气体常数，为8.314 J/mol·K⁻¹；ne是参与反应的电子；F是法拉第常数，为96485 C/mol；为电流密度，单位为A/m²；i0是交流电电流密度，为1.08×10-17e^0.086T；T为温度，单位为K。
欧姆过电位Vohm计算方法如下：
dm是膜的厚度，单位为mm；
τm是膜的导电性，表示单位长度（通常是1 m）上的电解质对电流的导电能力；单位为S/m；
膜的导电性τm计算方法如下：
φm是膜湿度，计算方法如下：
当膜完全加湿时，膜水活度a=1；T为温度，单位为K。
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Zhang H, Su S, Lin G, et al. Efficiency calculation and configuration design of a PEM electrolyzer system for hydrogen production[J]. International journal of electrochemical science, 2012, 7(4): 4143-4157.
