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氫能制備技術路線分析：PEM電解水制氫的未來趨勢與降本路徑

2025-01-22 13:27:44

氫能制備技術路線分析：PEM電解水制氫的未來趨勢與降本路徑

氫能作為“21世紀的終極能源”，在能源轉型中扮演著至關重要的角色。在灰氫、藍氫、綠氫三條制氫技術路線中，綠氫通過電解水制氫，是唯一能夠實現清潔脫碳的制氫方式，被視為未來氫能的主流方向。本文將結合行業專家的專訪，深入探討電解水制氫的四種技術路線，特別是PEM電解水制氫的未來趨勢與降本路徑。

電解水制氫的四種技術路線

電解水制氫主要包括堿性電解（ALK）、質子交換膜電解（PEM）、固體氧化物電解（SOEC）和陰離子交換膜（AEM）四種技術路線。

  1. 堿性電解（ALK）：
  2. 質子交換膜電解（PEM）：
  3. 陰離子交換膜電解（AEM）：
  4. 固體氧化物電解（SOEC）：

PEM技術的優勢與市場潛力

PEM技術在電解水制氫中展現出顯著優勢，是堿水制氫之后最有可能先實現產業化落地的路線。

  1. 全生命周期經濟性：雖然初始設備投資成本高，但后期維護成本低、使用壽命長，全生命周期運行成本與堿水制氫持平。
  2. 與可再生能源耦合性好：能夠快速響應風光等綠電的波動性、間歇性和周期性特征，實現更好的耦合匹配。
  3. 氫氣純度高：不含對燃料電池造成損害的雜質，可延長氫燃料電池的使用壽命。

此外，PEM技術在負荷范圍和后期維護方面也具有優勢。盡管PEM技術具備諸多優勢，但市場占比仍遠低于堿水制氫，主要因為氫產業鏈整體尚處于早期發展階段，大規模產氫后的經濟性消納方式仍在探索。

綠氫降本的關鍵：設備成本與電價

氫能要成為平價能源，重點在于降本。降低電價和降低設備成本是實現綠氫工業化與規模化的關鍵。

  1. 電價：在電解水制氫的成本構成中占比約50%-80%，是最大的可變成本。降低電價能夠顯著降低制氫成本。
  2. 設備成本：電解水制氫設備在制氫站固定投資總額中約占70%-90%，是最主要的固定成本。降低設備成本，特別是堿性電解槽和PEM電解槽的成本，能夠有效降低制氫成本。

堿性電解槽降本已見成效，但PEM電解槽價格較高，降本節奏較慢。PEM電解槽的主要成本來源包括雙極板、膜電極和催化劑，國產化率低是主要原因之一。

企業布局與電解槽市場趨勢

多家企業正在加速布局電解槽市場。堿性電解槽市場玩家眾多，包括傳統企業和跨界布局的新能源企業。PEM電解槽市場目前比較小眾，主流廠商以外國企業為主，但國內企業正在逐步崛起。

電解槽出貨量大幅增長，預計2024年需求將達到3GW，2025年需求將達到6GW。電解槽朝著大標方、高電密、低電耗、輕量化的方向不斷迭代。

從產業鏈投資角度來看，受成套設備價格持續下降影響，受益環節正在上移。電解水制氫設備的供應鏈如隔膜、電極、機加工、電鍍等仍有較大的盈利空間。

結論

PEM電解水制氫作為綠氫制備的重要技術路線，具備全生命周期經濟性、與可再生能源耦合性好、氫氣純度高等優勢。盡管目前市場占比仍較低，但隨著氫能產業的發展和下游應用的成熟，PEM技術的市場潛力巨大。降低設備成本和電價是實現綠氫降本的關鍵。多方企業正在加速布局電解槽市場，預計電解槽出貨量將進入快速落地期。從產業鏈投資角度來看，電解水制氫設備的供應鏈將是未來的受益環節。

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