PEM电解水技术国产化替代，推开万亿氢能赛道的第一重门

2022-03-30 18:24

02 PEM电解水技术

电解水制氢的基本原理，是水分子在直流电作用下解离生成氧气和氢气，分别从电解槽的阳极和阴极析出，具体可分为碱性水电解、质子交换膜水电解（PEM）、阴离子交换膜水电解（AEM）以及固体氧化物水电解（SOE）四种技术路线。

目前碱性水电解与PEM的产业化程度相对较高。

碱性电解水技术最为成熟，其采用氢氧化钾水溶液作为电解质，以石棉为隔膜，分离水产生氢气和氧气。

由于是碱性条件，因此可以使用非贵金属电催化剂，因此电解槽造价成本较低；但是，难以快速启动和变载，无法快速调节制氢速度，因此与可再生能源适配性较差。

从技术角度看，PEM电解水技术具有独特优势，许多新建项目开始转向选择PEM电解技术，近年开始获得较多的市场份额。

相较碱性电解水技术，PEM电解采用纯水电解，无污染、无腐蚀；其次，质子交换膜拥有更高的质子传导性，电解槽工作电流可大大提高，从而提升电解效率。

同时PEM电解水技术能够提供更宽的负载范围和更短的响应启动时间，与水电、风电、光伏（发电的波动性和随机性较大）具有良好的匹配性，最适合未来能源结构的发展。

近年来，PEM电解水技术的推进逐步提速。

2015年，西门子和林德气体在德国美因茨能源园区建成当时世界最大PEM电解工厂，额定装机功率达6MW，此后PEM电解项目数量和装机规模也在不断提升。2020年，法液空完成在加拿大贝坎库尔的20兆瓦PEM电解水项目建设。

国内方面，中科院大连化学物理研究所、中船重工集团718研究所等单位正开展PEM纯水制氢设备的研究与制造。

中石化、三一、隆基和阳光电源等国内新进入者更加关注PEM水电解制氢。

2021年3月4日，上海电气电站集团与中科院大连化学物理研究所正式签订“兆瓦级模块化高效PEM电解水制氢设备及系统开发项目合作协议”。

2021年3月18日，阳光电源重磅发布了“SEP50”PEM电解槽。据了解，该产品单槽功率250kW，是国内目前单槽功率最大的PEM电解槽，也是国内首款量产的50标方PEM电解槽。

康明斯中标中国石化首个2．5MWPEM项目。

2022年1月15日，龙蟠科技（603906．SH）全资子公司龙蟠氢能源公司与中国科学院大连化学物理研究所共同启动PEM电解水制氢催化剂的研发项目。

可以看出来，国内PEM电解项目规模较小，当前国内交付应用的设备大多是小型电解槽。到底是什么因素制约着PEM电解制氢的推广呢？逐本溯源，我们需要回到PEM电解槽的构造上。

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