一文了解碱性电解水系统成本构成

系统总览

碱性电解水制氢系统由电解槽主体（45%）与BOP辅助系统（55%）构成，其中电极与膜片组件主导核心成本，双极板等结构件成本占比较低。本报告采用国际通行的PEM电解槽拆解框架进行结构解析，部分部件命名与国内行业习惯存在差异。

图：1MW碱性电解槽系统成本结构

一、BOP辅助系统成本分解（55%）

1. 电力供应模块（50%）

包含整流器、变压器等电力转换设备，作为系统最大成本单元直接影响运行效率。

2. 纯水循环系统（22%）

涵盖制氢框架中的去离子水处理单元，确保电解过程用水纯度达到<0.25μS/cm标准。

3. 气体处理系统（20%）

氢气纯化装置集成除氧、干燥功能，部分配置包含氢气回收装置，直接影响气体品质。

4. 热管理系统（8%）

采用循环冷却装置维持电解槽30-80℃最佳工作温度，包含板式换热器与冷却液循环泵。

注：系统配套的预处理水装置、压缩气体单元及氮气系统未单独列示

二、电解槽核心组件成本解析（45%）

1. 多孔传输层（PTL）（8%） 

采用泡沫镍或镍丝网结构，兼具气体扩散与电子传导功能。孔隙率控制在50-80μm范围，典型厚度0.5-1.5mm。

2. 极框结构件（14%）

主流方案为CNC加工碳钢基体+镀镍处理，先进方案尝试复合材料替代，重量降低40%的同时保持结构强度。

3. 密封组件（4%）

包含氟橡胶/三元乙丙密封圈及PEEK框架，采用预成型或冲压工艺，需耐受30%KOH溶液腐蚀。

4. 双极板组件（7%）

镀镍钢制导电板体，表面乳突结构支撑电极/隔膜组件。欧美新锐技术已实现无焊接一体化成型工艺。

5. 电堆集成系统（10%）

含端板、预紧螺栓及铜排组件，需施加10-15kN/m²均匀压紧力，确保数百个电解单元稳定运行。

6. 膜电极组件（57%）

6.1 催化层制备（72%）

采用热喷涂/PVD工艺在镍网基体沉积活性层，雷尼镍催化剂比表面积可达100m²/g，活化处理使析氢过电位降低200mV。

6.2 复合隔膜（14%）

第三代PPS基无机复合膜厚度

6.3 催化层（15%）

镍基阳极层含Mo/S等掺杂元素，阴极层采用活化处理NiAl合金，双面催化剂载量差异控制在5-10mg/cm²。

技术路线差异说明

不同厂商在膜电极制备（化学镀vs物理沉积）、极板结构（机加工vs冲压成型）、密封方案（静态密封vs动态补偿）等方面存在显著技术差异，导致实际成本结构可能偏离本文基准模型。