2022-2026年电解水制氢行业现状调研与发展前景研究报告

水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。电解水制氢主要分为碱性(ALK)、阴离子交换膜(AEM)、质子交换膜(PEM)和固体氧化物(SOEC)四大技术。

随着我国氢能顶层政策体系逐步展开，氢能有望近期正式纳入国家能源体系。与此同时燃料电池和FCV技术亦日趋成熟，氢气的来源和成本已成为制约行业发展的关键因素之一，电解槽也随之成为产业热点。

质子交换膜(PEM)电解槽使用较薄的全氟磺酸膜(PFSA)和先进的电极结构，低阻、高效。PFSA膜化学、机械性都很稳定，且耐压，因此PEM电池可在最高达70bar下运行，而氧气侧则处于常压。PEM电解槽的缺点是需在高酸性、高电势和不利的氧化环境中工作，因此需要高稳定性的材料。价格昂贵的钛基材料、贵金属催化剂和保护涂层是必要的，这不仅为电池元件提供了高稳定性，也提供了良好的传导性和电池效率。PEM系统有着紧凑、简单的设计，但对水的杂质敏感(如铁、铜、铬、钠)，并会受到煅烧的影响。

随着我国氢能顶层政策体系逐步展开，氢能有望近期正式纳入国家能源体系。与此同时燃料电池和FCV技术亦日趋成熟，氢气的来源和成本已成为制约行业发展的关键因素之一，电解槽也随之成为产业热点。

据杭州中经智盛市场研究有限公司发布的《2022-2026年电解水制氢行业现状调研与发展前景研究报告》显示：从材料、性能、效率和成本，碱性(ALK)、阴离子交换膜(AEM)、质子交换膜(PEM)和固体氧化物(SOEC)四种电解水技术都有自身的优势和挑战。相比碱性电解槽，在特定应用场景(如车规级氢能、波动性可再生能源)中PEM的优势日渐明显，国际上许多新建项目已开始选用PEM电解槽，其市场渗透率预期会逐步扩大。SOEC和AEM做为新兴技术都有巨大潜力，也是欧美研发的重点，但前者在规模量产前在耐久性、制造工艺上还有待提升，后者目前还处在基础材料研发阶段。

作为最新的电解水技术，阴离子交换膜(AEM)电解槽的潜力在于将碱性电解槽的低成本与PEM的简单、高效相结合。该技术能使用非贵金属催化剂、无钛部件，并和PEM一样能在压差下运行，但是目前AEM膜存在化学、机械稳定性的问题，影响寿命曲线。此外，AEM膜的传导性低，催化动力学慢和电极结构较差也影响着AEM的性能。性能的提升通常是通过调整膜的传导性，或通过添加支持性电解质(如KOH、NaHCO3)来实现，但这又会降低耐久性。在PEM中，OH-离子的传导速度要比H+质子慢三倍，因此AEM将面临更大的挑战，需要研制更薄或具有更高电荷密度的膜，同时对BOP辅助系统也提出了较高的要求。