目前市面上主流的電解水制氫技術主要可以分為堿性水電解（ALK）、質子交換膜電解（PEM）、高溫固體氧化物電解（SOEC）、固體聚合物陰離子交換膜電解（AEM）這四類。

目前在中國，堿性電解水制氫已經(jīng)完成可商業(yè)化，產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟；PEM制氫目前還處于商業(yè)化初期，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化程度不足；SOEC和AEM仍處于研發(fā)和示范階段，目前沒有進行商業(yè)化應用。

01 堿性電解槽制氫

1、原理和組成

圖 1 堿性液體水電解原理示意圖（圖源：中國工程院院刊）

堿性電解水制氫是指在堿性電解質環(huán)境下進行電解水制氫的過程，電解質一般為30%質量濃度的KOH溶液或者26%質量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統(tǒng)。

堿性電解技術最大的優(yōu)勢是陰陽電極板中不含有貴金屬，因此電解槽的成本相對較低。最核心的特點是要求電力穩(wěn)定可靠，不適合風光等間歇性電能。商業(yè)成熟度高，運行經(jīng)驗豐富，國內一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平，單槽電解制氫量大，易適用于電網(wǎng)電解制氫。

堿性電解槽，奧揚科技

堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成，電解槽包括數(shù)十甚至上百個電解小室，由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形，每個電解小室以相鄰的2個極板為分界，包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。

堿性電解水制氫電解槽主要成本構成為電解電堆組件（45%)和系統(tǒng)輔機（55%)；電解槽成本中55%是膜片及膜組件。

2、堿性電解槽主要組成部分介紹

（1）極板和極框

主要作用：支撐電極和隔膜以及導電

性能要求：在堿液中不易被腐蝕

材質：鑄鐵金屬板、鎳板或不銹鋼金屬板

（2）隔膜

主要作用：防止氫氣和氧氣混合

性能要求：保證氫氣和氧氣分子不能通過隔膜，但允許電解液離子通過；耐高濃度堿液腐蝕；具有較好的機械強度；隔膜孔隙率盡可能高；在電解溫度和堿液條件下能夠保持化學穩(wěn)定；原料易得、無毒、無污染，廢棄物易處理

材質：石棉隔膜（最早）、聚苯硫酬PPS隔膜（目前國內主流）未來研發(fā)重點：聚四氟乙烯樹脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纖維隔膜、聚砜纖維隔膜等

（3）電極

主要作用：發(fā)生電化學反應的場所，決定制氫效率的關鍵

性能要求：耐堿、耐高溫、表面積大

材質：國內大多采用鎳基的，如純鎳網(wǎng)、泡沫鎳或者以純鎳網(wǎng)或泡沫鏘為基底噴涂高活性催化劑（高活性鎳基催化劑、含貴金屬催化劑）

02 質子交換膜（PEM）電解水制氫

圖2 質子交換膜水電解制氫原理（圖源：中國工程院院刊）

質子交換膜水電解制氫是指使用質子交換膜作為固體電解質，并使用純水作為電解水制氫的原料的制氫過程。PEM電解水制氫系統(tǒng)由PEM電解槽和輔助系統(tǒng)（BOP)組成。

和堿性電解水制氫技術相比，PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優(yōu)點，PEM電解水制氫技術工作效率更高。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行，因此設備對于價格昂貴的金屬材料如銥、鉑、鈦等更為依賴，導致成本過高。

目前中國的PEM電解槽發(fā)展和國外水平仍然存在一定差距，國內生產(chǎn)的PEM電解槽單槽最大制氫規(guī)模大約在260Nm3/h，而國外生產(chǎn)的PEM電解槽單槽最大制氫規(guī)模可以達到1000Nm3/h ，國產(chǎn)大型質子交換膜水電解技術還有很大的進步空間。

PEM電解槽，淳華氫能

質子交換膜電解槽由質子交換膜、催化劑、氣體擴散層和雙極板等零部件組裝而成， 是PEM電解水制氫裝置的核心部分。電解槽的最基本組成單位是電解池，一個PEM電解槽包含數(shù)十甚至上百個電解池。

質子交換膜電解槽成本45%是電解電堆、55%是系統(tǒng)輔機；其中電解電堆成本中53%是雙極板；膜電極成本由金屬Pt、金屬Ir、全氯磺酸膜和制備成本四要素組成。由于PEM電解槽的質子交換膜需要150-200微米，在加工的過程中更容易發(fā)生腫脹和變形，膜的溶脹率更高，加工難度更大，主要依賴于國外產(chǎn)品。

PEM電解槽主要組成部分介紹

PEM電解槽內部結構

（1）質子交換膜

主要作用：質子交換的通道；作為屏障防止陰陽極產(chǎn)生的氫氣和氧氣互相接觸；為催化劑涂層提供支撐

性能要求：極高的質子傳導率和氣密性，極低的電子傳導率；良好的化學穩(wěn)定性，承受強酸性；較強的親水性

材質：全氟磺酸基聚合物

（2）催化劑主要作用：電化學反應的場所性能要求：具備良好的抗腐蝕性、催化活性、電子傳導率和孔隙率等

材質：依賴貴金屬，陰極催化劑為以碳為載體材料的鉑碳催化劑；陽極催化劑一般選用耐腐蝕且析氧活性高的貴金屬，如銥、釕及其對應的氧化物

（3）氣體擴散層/集流器主要作用：確保氣體和液體在雙極板和催化劑層之間的傳輸，并提供有效的電子傳導。性能要求：擁有有合適的孔隙率，良好的導電性，確保電子傳輸效率。

材質：陽極氣體擴散層主要選擇耐酸耐腐蝕的鐵基材料，并涂抹含鉑或轅的涂層進行保護， 陰極擴散層主要選擇碳紙或鐵氈。

（4）雙極板主要作用：支撐膜電極和氣體擴散層；匯流氣體（氫氣和氧氣）及傳導電子的通道。性能要求：具備較高的機械穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和低氫滲透性。

材質：鈦材料，并涂抹含鉑的涂層

03 經(jīng)濟指標與制氫成本對比

國內出貨量中堿性占據(jù)絕對主導，海外出貨量中堿性略大于PEM；核心在于國內PEM設備成本是堿性的4-6倍，海外PEM僅為堿性1.2-1.5倍，PEM的綜合性價比優(yōu)勢在海外更為明顯。未來，堿性電解槽主要以降低電耗，減少能耗成本為主，提高綜合性價比；PEM電解槽主要以提高電流密度，降低貴金屬銥載量，同時通過國產(chǎn)化+規(guī)模化，降低設備成本，PEM電解槽設備的下降路徑曲線將更為陡峭。

表1 堿性電解與 PEM 電解制氫技術經(jīng)濟指標對比

表2 堿性電解與質子交換膜電解制氫成本對比

04 國內雙線布局趨勢凸顯

目前，國內堿性電解槽技術成熟且相關產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)趨于完善，成本也在穩(wěn)步下降，市場應用程度較高，尤其是1000Nm3/h的堿性電解槽已被廣泛的應用于國內多個大型綠氫項目。

PEM電解槽這邊，國內供應鏈相對薄弱，但隨著政策的支持以及市場的回暖，切入PEM電解槽賽道的企業(yè)比將會增多，相應工藝的進展也會加快，成本也會隨之下降。今年以來，嘉庚實驗室、億華通、淳華氫能、氫輝能源等多家企業(yè)的PEM新品發(fā)布，頗有趕超去年堿性產(chǎn)品發(fā)布的節(jié)奏，增強了行業(yè)的信心。

截至今年，國內已有一百多家企業(yè)布局堿性制氫裝備，三十多家企業(yè)布局PEM制氫裝備。不管堿性和PEM誰更有前景，雙線布局似乎更加穩(wěn)妥。

第五屆中國綠氫與應用發(fā)展論壇

會議背景

根據(jù)《中國氫能發(fā)展報告2025》數(shù)據(jù)顯示，2024年，我國氫能全年生產(chǎn)消費規(guī)模超3650萬噸，位列世界第一位。

東北三省一區(qū)在建及規(guī)劃的綠色甲醇和綠氨生產(chǎn)項目75個，占全國產(chǎn)能的80%以上。項目進展順利預計到2028年，綠色甲醇產(chǎn)能將達到1274萬噸、綠氨211萬噸；預計到2030年，綠色甲醇產(chǎn)能3114萬噸、綠氨562萬噸。東北地區(qū)正在形成全球低成本綠色船舶燃料的主要生產(chǎn)基地。

同時，綠氫項目面臨產(chǎn)品銷路單一、綠氫跨行業(yè)標準缺位，應用場景經(jīng)濟性待突破等系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。本次會議，組委會邀請馬士基、達飛、中海航運、現(xiàn)代商船、中國化學、中國船東協(xié)會、梅賽尼斯、賽默飛、法液空等相關知名單位，聚焦氫能產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同對話交流，通過分享國際標桿案例、剖析國內示范項目痛點，為我國乃至全球構建安全、經(jīng)濟、可持續(xù)的綠氫消納體系注入動能。

組織形式

主 辦：中國氫能100人論壇 | 世紀新能源網(wǎng)

承 辦：氫能觀察 | 氫能技術情報 | 氫能項目情報

規(guī) 模：300人

時 間：8月6人-7日

地 點：大連

熱點議題

綠氫消納場景協(xié)同：交通領域氫能重卡、氫能船舶、綠色航煤（SAF）、氫電航空無人機應用、氫電物料冷鏈等；工業(yè)脫碳氫冶金；化工領域合成氨、綠色甲醇、煤化工替代、燃煤機組摻燒綠氨發(fā)電等；

綠氫氨醇項目商業(yè)化驗證與應用：綠氫氨醇項目經(jīng)濟性分析測算；關鍵技術路線與工藝選型；大型綠氫項目設計設計與驗證；

電解槽技術迭代、成本突破和應用案例分析；ALK、PEM、AEM、SOEC現(xiàn)狀與前景分析；關鍵零部件進展和增效降本路徑；

氫能運輸經(jīng)濟性與安全性；綠氫銷售的低碳或零碳認證；燃料電池輕量化設計驗證：綠氫出海與保險。

擬邀企業(yè)及嘉賓

馬士基、達飛、中海航運、現(xiàn)代商船、中國化學、中國船東協(xié)會、梅賽尼斯、賽默飛、法液空、旭陽集團、中國化學、中國石化、中國石油、中國海油、三峽、國家電投、中國能建、國氫科技、中科院大連化物所、國家能源集團、金風、遠景、天合元氫、隆基氫能、陽光氫能、明陽氫能、中船718所、江蘇雙良、海德氫能、希倍優(yōu)、國富氫能等。

（排名不分先后）

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