世界各地每天都会发射气象气球，收集湿度、温度、气压、风速和风向等大气数据。在世界上一些最偏远的地区，大约有800个不同的地点，进行高空观测的气象组织依靠氢气和氦气等气体来提升气象气球，以便它们能够捕捉数据。
最近，关于应使用的气体类型以及如何在需要时随时提供气体的问题有很多争论。
氢/氦之争
在气象气球市场上，许多组织，从气象用户，到民间政府，再到军方，出于对氢气安全的考虑，经常使用氦气。
质子交换膜（PEM）技术的引入给氢气的产生带来了变化。这项技术使纯氢能够在现场以可靠、安全和成本效益高的方式生产，只需使用电和水。
质子交换膜电解槽销往世界各地，广泛应用于气象领域以外的领域，包括气相色谱法、发电厂汽轮发电机绕组冷却、电子制造和热处理。这些电解槽在各种工作周期和环境中都具有很高的可靠性。
一些气象机构，如美国国家气象局和加拿大环境局，在过去的40年里一直在使用氦，现在允许一些地点用氢填充气球。这种转换的两个主要原因是可用性和价格。
由于许多探空气球地点位于偏远地区，向这些地区输送天然气是一个困难的过程。在高压钢瓶中输送氦气或氢气也有一定的风险。部署现场制氢系统将使人们能够在偏远地区进行观测，而不必因在高压钢瓶中运输和储存这些气体而面临后勤困难和风险。
氦的可用性是有限的，但在任何地方和任何时间，仅用电和水就有可能产生氢气。在气球市场上，不可靠的氦供应束缚了企业的手脚，也限制了企业获取数据的能力。
由于预算有限，气象机构不准备冒险用不可靠和昂贵的氦气供应收集高空数据。
生产安全、实惠的氢气
这些组织也认识到氦和氢的价差的价值。有限的氦气供应增加了采购价格，使其更难获得，这是现场制氢解决的两个问题。
与氦气相比，现场制氢消除了诸如成本、交付和稀缺性等问题。可采用各种成本效益高的方法来产生氢气，包括：
- 通过化学反应进行的现场生产，如蒸汽重整——一种从天然气或其他碳氢化合物化石燃料中产生氢气的过程
- 用固体聚合物电解质（PEM）电解
- 用液体氢氧化钾（KOH）电解液电解现场生产
- 使用氢氧化钙药筒
固体更好
用化石燃料就地制氢对于气象气球来说是负担不起的，因为这一过程的复杂性、燃料成本和风险。
利用水和电生产氢气的发电系统有两种主要选择：KOH电解和PEM电解。固体聚合物电解质用于质子交换膜电解。
质子交换膜法和氢氧化钾电解法存在许多不同之处，氢氧化钾系统存在更多的缺点和安全风险。例如，KOH系统使用危险的腐蚀性化学品，如氢氧化钾。此外，KOH系统通常采用平衡压力设计，当氧气和氢气混合时会导致爆炸/火灾风险。
相反，质子交换膜系统不需要危险化学品，它们也使用压差设计，消除了与两种气体混合相关的风险。
此外，PEM系统不会对环境或人员的安全和健康产生不利影响，因为不需要处理或处置危险的电解质化学品。
质子交换膜系统使用固体电解质从纯水和电力中产生氢气。后者可以由太阳能电池板发电，使现场制氢独立于当地电网及其局限性，这是一个至关重要的次要好处。
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易于维护
KOH和PEM制氢系统的维护需求也不同。例如，KOH系统组件在每次系统启动和关闭时都会发生腐蚀。此外，KOH系统每年一般需要40多个小时的维护。相反，PEM系统只需要大约4个小时。
PEM系统需要更小的操作空间。与商用KOH系统相比，这些系统的组件独立于更小的机柜中。PEM系统不需要单独的防爆室。运行占地面积较小的制氢系统对于在边远地区预算有限的气象团队来说很有吸引力。
随着越来越多的高空站点转向现场氢气发生器，重要的是要考虑到生产气体的最实际的选择：质子交换膜系统。
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奈尔氢s系列制氢系统
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