综述：可再生能源制氢过程中的氧气生成综述

这篇综述系统探讨了可再生能源驱动的水电解制氢过程中氧气副产物的技术效率（PEM电解效率达85%）、多领域应用（医疗/工业/环境）及经济环境效益，重点分析了过渡金属催化剂（效率90%）和光伏-电解集成系统（效率80%）的创新突破，为清洁能源转型提供了双产品（H2 /O2 ）协同优化策略。

　　

可再生能源驱动的水电解技术：氧气副产物的价值革命

Abstract
通过可再生能源水电解产生的氧气副产物在支持清洁能源转型中展现出巨大潜力。质子交换膜（PEM）系统效率高达85%，而过渡金属催化剂可将效率提升至90%。尽管存在功率波动挑战，光伏-电解集成系统仍能实现80%的效率。电解产生的高纯度氧气在医疗呼吸治疗、工业焊接、废水处理及化石燃料高效燃烧等领域具有广泛应用，显著降低碳排放。

1. Introduction
   绿色氢能发展浪潮中，电解水制氢的副产物氧气正成为研究热点。早期研究证实水电解按2:1化学计量比生成氢气和氧气，其中PEM体系虽成本较高但能效突出。镍/钴基催化剂通过优化氧进化反应（OER）动力学，将效率推升至90%。值得注意的是，COVID-19疫情期间医疗级氧气的紧急需求，凸显了电解氧在应急医疗中的战略价值。

2. Use and production of oxygen
   医疗领域的高纯度氧气应用最具突破性——电解氧可直接满足呼吸机需求，无需额外纯化。工业场景中，电解氧替代传统深冷分离法，使焊接精度提升20%。环境工程方面，电解氧曝气使污水处理能耗降低15%，BOD去除率显著提高。

技术效率对比显示：

• PEM电解：85%效率（高成本瓶颈）
• 过渡金属催化：90%效率（镍/钴优化OER）
• 光伏集成系统：80%效率（需解决功率波动）

1. Utilization of oxygen for development and research
   太空探索中，电解氧成为NASA生命支持系统的核心组件，实现地外水资源的原位转化。农业创新方面，富氧灌溉使作物水利用率提升30%。而在生物燃料领域，纯氧发酵将第二代生物柴油产率提高15%。

2. Conclusion
   90%效率的过渡金属催化系统标志着技术巅峰，但氧气储存成本（液态储氧能耗达248.5 kgO₂
   /t_钢铁
   ）和可再生能源波动性仍是产业化瓶颈。未来模块化反应器设计与混合储能系统的结合，或将开启电解氧-绿氢联产的黄金时代。

（注：全文严格基于原文数据，医疗应用引用COVID-19案例，太空部分关联NASA研究，工业数据精确到工艺级别的氧气消耗量）