绿氢制备技术谁能引领未来能源变革

绿氢制备技术的现状与未来

当前，在灰氢、蓝氢、绿氢三条制氢技术路线中，绿氢因其清洁脱碳的特性，被视为未来氢能的主流方向。而绿氢的制备主要通过电解水实现，目前存在碱性电解（ALK）、质子交换膜电解（PEM）、固体氧化物电解（SOEC）和阴离子交换膜（AEM）四种技术路线。

电解水制氢技术路线的特点

碱性电解（ALK）技术

ALK技术作为目前最成熟的电解水制氢技术，市场占有率约95%。它利用镍网作为电极、PPS材料作为隔膜，虽然历史悠久，但存在诸多结构性限制，如电极与隔膜间距大、电流密度低、隔膜承压能力差、设备体积大等。

质子交换膜电解（PEM）技术

PEM技术处于市场化初期，采用零间距的膜电极技术，具有电流密度高、响应速度快的优点。其发展也受到一些因素的制约，如催化剂依赖铂、铱等贵金属，隔膜依赖进口材料等。

阴离子交换膜（AEM）技术

AEM技术综合了ALK与PEM的部分优势，近半年发展迅速，已有厂家推出相关产品。

固体氧化物电解（SOEC）技术

SOEC技术尚处于实验室阶段，因其需在高温条件下运行，使用场景受限，距离商业化较远。

PEM技术的优势与潜力

PEM技术在全生命周期经济性、与可再生能源耦合以及氢气纯度等方面展现出显著优势。

全生命周期经济性

尽管初始设备投资成本较高，约为碱水制氢的3-5倍，但后期维护成本低、使用寿命长，全生命周期运行成本可与碱水制氢持平。

与可再生能源的耦合

能够快速响应风光等绿电的波动性、间歇性和周期性特征，实现更好的耦合匹配，避免了碱性制氢在电源波动下产生的安全隐患和响应较慢的问题。

氢气纯度高

PEM设备产氢纯度高，杂质种类少，是氢燃料电池等高品质用氢场景的理想选择，可延长燃料电池的使用寿命。

在负荷范围和后期维护方面，PEM也具有优势。碱式电解槽功率需维持在额定功率的30%以上，而PEM电解槽功率负荷范围更宽，可节省用电成本，提升可再生能源利用率。PEM电解槽在运输、安装及设备更换维修时更便捷，维护成本和环境影响也较小。

当前PEM技术的规模仍远不及碱水制氢，主要原因在于氢产业链尚处早期，氢储运等成本偏高，大规模产氢的经济性消纳方式仍在探索。但随着产业发展和下游应用成熟，PEM技术的市场潜力巨大。

绿氢平价的关键因素

实现绿氢的平价化，降低设备成本和电价至关重要。

降低电价

电价在电解水制氢成本中占比高达50%-80%，是最大的可变成本。通过优化系统配置等方式，存在较大的降本空间。

降低设备成本

电解水制氢设备是固定成本的主要部分，降低设备价格能有效降低制氢成本。提升电解效率也有助于降低成本。

碱性电解槽降本已取得一定成效，仍有进一步下降的空间。而PEM电解槽价格较高，降本节奏较慢，国产化率低，主要受催化剂和质子交换膜等因素影响。

电解槽的产业布局与发展

近年来，电解槽市场发展迅速，供给大幅提升，新玩家不断入局，行业集中度有所下降。

碱性电解槽

国内碱性电解槽玩家众多，包括早期的“老三家”企业，跨界布局的新能源企业以及新入局者。2023年国内电解水制氢电解槽出货量同比增长61%。

PEM电解槽

目前PEM电解槽较为小众，主流厂商以外国企业为主，市场集中度较高。

众多企业加速布局电解槽，产品不断迭代，朝着大标方、高电密、低电耗、轻量化的方向发展。预计未来电解槽需求将持续增长。

从产业链投资角度看，受益环节上移，电解水制氢设备的供应链仍有较大盈利空间。

上市公司中，华光环能和双良节能在碱性电解槽领域取得了一定成果，亿华通则通过子公司涉足PEM电解水制氢设备生产，并搭建了相关试验平台。

未来，绿氢制备技术的发展将在不断突破中为能源领域带来新的变革，推动氢能的广泛应用。

相关问答

绿氢制备有哪些技术路线？

目前主要有碱性电解（ALK）、质子交换膜电解（PEM）、固体氧化物电解（SOEC）和阴离子交换膜（AEM）四种技术路线。

PEM技术的优势是什么？

具有全生命周期经济性、与可再生能源耦合更好、氢气纯度高延长燃料电池寿命，负荷范围广，后期维护便捷等优势。

绿氢如何实现平价？

重点在于降低设备成本和电价，包括优化系统配置降低电价，降低设备价格和提升电解效率等。

电解槽行业发展如何？

电解槽市场发展迅速，新玩家入局，供给大幅提升，产品不断迭代，预计需求持续增长。

哪些上市公司在电解槽领域有布局？

华光环能、双良节能、亿华通等上市公司均有相关布局。

AEM和SOEC技术的现状怎样？

AEM近半年发展势头迅猛，成本介于碱水制氢和PEM之间；SOEC尚处于实验室阶段，短期内缺乏大规模产业化能力。