在雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)鏈端入局企業(yè)在迅速增加，應(yīng)用端在逐步突破。中國布局電解水制氫的企業(yè)數(shù)量快速增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，電解槽裝備企業(yè)數(shù)量已超百家，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)已超二百家。自2021年至今，國內(nèi)已有接近40款堿性電解槽產(chǎn)品發(fā)布。中國已有超過百個(gè)在建和規(guī)劃中的電解水制氫項(xiàng)目，涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個(gè)領(lǐng)域。接近75%的綠氫項(xiàng)目坐落于三北地區(qū)，約80%的項(xiàng)目采用堿性電解水制氫技術(shù)。PEM電解堆與燃料電池電堆存在極大相似性，大部分PEM電解堆研發(fā)工程師也一般具有燃料電池電堆開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。山西電解水

“如何得到成本更低的綠氫，是制氫環(huán)節(jié)的任務(wù)和使命。”胡駿明認(rèn)為，此前，燃料電池汽車被視為整個(gè)綠氫行業(yè)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，但下一步的關(guān)鍵是成本下降，同時(shí)帶動(dòng)更大場(chǎng)景更大規(guī)模應(yīng)用。“現(xiàn)階段，綠氫產(chǎn)業(yè)將在資源稟賦相對(duì)較好、應(yīng)用場(chǎng)景比較豐富的區(qū)域率先發(fā)展，比如既有便宜綠電又有下游灰氫替代場(chǎng)景或燃料電池汽車示范的地方，進(jìn)行制氫項(xiàng)目落地?！焙E明指出，產(chǎn)業(yè)下一步將著力聚焦如何獲取更多更便宜的綠氫，推動(dòng)下游車用、發(fā)電、化工等領(lǐng)域更大規(guī)模應(yīng)用，由原來的需求側(cè)向供給側(cè)轉(zhuǎn)變。山東PEM電解水制氫設(shè)備廠家排名國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)級(jí)可再生能源電解水制氫應(yīng)用項(xiàng)目仍然以堿性水電解為主。

在電解水制氫過程中，由于水是一種弱電解質(zhì)，一般會(huì)添加其他電解質(zhì)。電解質(zhì)的選擇會(huì)影響制氫設(shè)備的使用壽命、能源消耗和成本。根據(jù)電解質(zhì)的不同，可分為堿性溶液、質(zhì)子交換膜、固體氧化物、小分子溶液、海水等。堿性溶液電解質(zhì)成本低、腐蝕性高、設(shè)備壽命短，是比較成熟的技術(shù)。質(zhì)子膜電解質(zhì)具有效率高、成本高等特點(diǎn)，是一種較為成熟的技術(shù)。固體氧化物電解質(zhì)耐久性差，啟動(dòng)速度慢，目前仍處于測(cè)試階段。利用小分子溶液和海水作為電解質(zhì)的技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，但仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。在電解質(zhì)的開發(fā)過程中，需要研究電解質(zhì)與催化劑的相容性，以及電解質(zhì)與能量波動(dòng)的相容性。未來對(duì)氫能的需求將繼續(xù)增長，因此水電解用的電解質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注。研究人員正在從不同的角度對(duì)電解質(zhì)進(jìn)行深度研究。

制氫效率方面，行業(yè)成熟產(chǎn)品的直流電耗普遍在4.5kWh/Nm3左右，隆基氫能發(fā)布的Hi1系列電解槽可以實(shí)現(xiàn)4.3、4.1kWh/Nm3的直流電耗，可以行業(yè)水平。單體裝備制氫量方面，隆基氫能、718所、NEL、西門子、Mcphy等廠家均推出了15MW左右的單體制氫裝備，有效降低了制氫裝備成本。制氫壓力方面，部分廠家如NEL、蒂森克虜伯、西門子采用常壓配套壓縮機(jī)方案滿足終端用氫需求，部分廠家如隆基氫能、718所采用中壓配套壓縮機(jī)方案滿足終端用氫需求，部分廠家如Sunfire、Mcphy、西門子及大部分PEM廠家采用3Mpa左右的制氫壓力配套壓縮機(jī)方案滿足終端用氫需求。行業(yè)尚未形成清晰的制氫壓力方向，不同廠家技術(shù)理念也各不相同，應(yīng)結(jié)合不同壓力方案的成本、性能、可靠性差異選擇合適的一種。 燃料電池汽車被視為整個(gè)綠氫行業(yè)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，但下一步的關(guān)鍵是成本下降，同時(shí)帶動(dòng)更大場(chǎng)景更大規(guī)模應(yīng)用。

電解水制氫就是利用電力將水分解成氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)過程。電解水的反應(yīng)公式為：2H2O→2H2+O2，反應(yīng)需要利用電流作為驅(qū)動(dòng)力。具體來說，將兩根電極插入水中，通電時(shí)，陰陽極上分別析出氫氣和氧氣，隨后通過氣體分離器分離收集。電解槽是實(shí)現(xiàn)電解水制氫的設(shè)備，它可以將直流電通過電極分解電解質(zhì)溶液，并將電解產(chǎn)物分離出來。電解槽的類型多樣，常用的有對(duì)流式電解槽、膜法電解槽等。電源是電解水制氫的重要組成部分，需要提供足夠的電流和電壓以保證反應(yīng)能夠正常進(jìn)行。一般采用直流電源，其電壓和電流的大小取決于電解槽的大小和反應(yīng)條件。在制氫設(shè)備加速推陳出新的背后，電解水制氫設(shè)備領(lǐng)域的投融資呈現(xiàn)不斷高漲的強(qiáng)勁勢(shì)頭。山西電解水

國內(nèi)生產(chǎn)的PEM電解槽單槽制氫規(guī)模大約在200 Nm3/h，國外生產(chǎn)的PEM電解槽單槽制氫規(guī)?？梢赃_(dá)到500Nm3/h。山西電解水

傳統(tǒng)的堿性電解槽制氫，主要是以氫氧化鉀為電解質(zhì)。特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)就是這個(gè)技術(shù)非常成熟，很簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本現(xiàn)在比較低，因?yàn)橐呀?jīng)用了很多年，雖然規(guī)模不是很大。但是它的缺點(diǎn)是能量效率低和規(guī)模較小，過去因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)業(yè)很小，沒有很多人真正去投入力量進(jìn)行研發(fā)。目前比較大 ALK 電解槽可以做到 3000 標(biāo)方每小時(shí)。大型堿水電解槽還處于起步階段，設(shè)計(jì)和集成水平還需要進(jìn)一步提高。從電化學(xué)理論分析隔膜電阻占整個(gè)電解槽的歐姆電阻份額很大。通過對(duì)影響隔氣性和電流密度的因素分析，復(fù)合隔膜應(yīng)具有韌性好、機(jī)械強(qiáng)度大，可以做得更??；親水性強(qiáng)，降低面電阻以提高電流密度；采用電解液物理運(yùn)輸和離子跳躍機(jī)制相結(jié)合的方式達(dá)到電解液的高滲透，氣體的低滲透，實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全性。因此開發(fā)新型隔膜材料勢(shì)在必行。山西電解水