在上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办的2025 （第十届）新能源产业博览会-氢能产业发展论坛上，江苏天合元氢科技有限公司 总工程师 石勇针对“制氢电解槽行业现状与发展趋势”的话题展开分析。
发展现状
氢能的战略地位
战略定位：
1. 氢能是未来国家能源体系的重要组成部分；
2. 氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体；
3. 氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
电解水制氢
市场分析
根据Nexbind Insight Market Research的分析报告：预计到2030年制氢电解槽的市场容量将超过100亿美元，2024年至2030年的增长率将超过25.8%。
固体氧化物电解水制氢
高温固体氧化物电解水制氢(SOEC）
原理：
SOEC理论上可看作是固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）的逆运行，其工作原理是在高温下（600～1000℃）利用固体氧化物电解质的离子导电性，将水分子电解成氢气和氧气。
应用场景：核电，氢冶金等产生大量工业余热的场景，减少碳排放；
发展现状：处于少量商业化试运行阶段。
SOEC发展现状——优势
01. 高效率、低能耗
高温电解效率提高20~50%，节电20~30%；
2. 低成本
原材料多属于陶瓷粉末，无贵金属。与外部余热结合进一步节电，最高可达~50%；
3. 可逆性
SOEC可以在电解池和固体氧化物燃料电池(SOFC)两种模式之间灵活切换，形成“电-氢-电”。
4. 绿色低碳
可再生能源驱动，与化学合成热集成，使捕获的二氧化碳和水回收到合成天然气或汽油、甲醇或氨中。
SOEC发展现状
产品劣势：
1、材料要求高，单片大尺寸电极较难制作；
2、启动与运行复杂；
3、密封技术难；
4、应用场景、规模化效应受限；
5、技术成熟度偏低，处于实验室和商业化转化阶段。
发展方向：
1. 高温环境下的材料耐久性和系统稳定性问题。
2. 单电池与电堆规模化生产与质量控制。
3. 电堆稳定性与寿命提升；
4. 加强与可再生能源耦合控制。
质子交换膜电解水制氢
原理：
PEM电解槽使用无孔固体聚合物作为电解质和阴阳极之间的隔膜。在阳极，水分子经历氧化反应生成氧气；而在阴极，氢离子在电场作用下穿过质子交换膜并与电子结合，产生氢气。
质子交换膜电解槽(PEM）
优势：
1. 快速响应，宽负荷运行
可适应快速变化的能源输入、尤其波动性的风光绿电；
2. 快速启停
系统可快速启停，适用于加氢站等应用场景；
3. 结构紧凑
单侧受压，结构紧凑，占地面积小；
4. 绿色清洁
可再生能源驱动，电解纯水，无污染，氢气纯度高。
质子交换膜电解槽(PEM）发展现状
产品劣势
1、单槽产氢量偏小；
2、性能不足（同类国内外对比）：关键组件、电密和单位直流能耗、贵金属负载量等
3、成本高：质子交换膜、贵金属催化剂、膜电极制备工艺复杂
4、耐久性需提高：质子交换膜易受机械应力、化学腐蚀等影响而破损老化，贵金属催化剂易团聚、中毒失活。
发展方向：
1、提升性能和稳定性：优化质子交换膜（质子传输能力、稳定性），电解槽结构
2、降低成本：质子膜国产化替代、减少贵金属催化剂用量；提升膜电极的制备工艺
3、工作压力高：进一步提高单侧受压能力，提高材料均一性，降低后续设备成本
阴离子交换膜电解水制氢
阴离子交换膜电解水制氢(AEM）
原理：
AEM制氢使用纯水或低浓度碱液作为电解质，水由阳极穿过AEM膜渗透到阴极，在阴极发生析氢反应产生OH-和氢气，OH-穿过AEM膜传导到阳极，并在阳极发生析氧反应。
阴离子交换膜电解槽(AEM）发展现状
产品优势：
快速启停：AEM膜具有良好的离子传导性能，电解槽可快速启停
析氢单侧施加~3MPa的压力，不需考虑氢中氧的除氧问题
快速动态响应，可灵活适配可再生能源
成本低：可以使用非贵金属催化剂材料
产品劣势
1、AEM膜：材料合成复杂，规模效应受限，成本高、寿命短
2、AEM膜溶胀较大，单槽大尺寸制备困难
3、阴极催化剂仍以Pt/C为主，相比PEM电流密度较低
4、技术欠成熟，处于商业化初期
发展方向
1、膜材料改进：发展具有高导电率、离子选择性、长期碱性稳定性的AEM
2、电极优化：开发高性能非贵金属催化剂
3、进一步提高电流密度
碱性电解水制氢
碱性电解水制氢(ALK）
原理：
碱性电解水制氢以碱性溶液为电解质。在直流电的作用下，阴极发生还原反应，得到电子生成氢气和氢氧根离子；阳极发生氧化反应，氢氧根离子失去电子生成氧气和水。
碱性电解槽(ALK）发展现状
目前碱性电解水制氢系统中主要包括电解槽、气液分离装置、纯化装置。
产品优势
成本低：电极材料成本相对较低，使用非贵金属催化剂。
电解效率：满工况条件下，天合元氢二代槽电解效率能达 85 % 左右。
宽负荷运行：能在较宽电流密度范围（25%~130%）稳定运行，对输入电力品质要求不高，可兼容多种能源供电。
规模化：适应大规模绿氢制备项目。
碱性电解槽(ALK）发展现状
待解决的问题
电解效率；低功率范围窄；响应速度慢；流场设计精细化程度低；启停频繁导致材料稳定性差。
发展方向：
1、技术研发与创新：电极、隔膜、电解槽结构设计，材料耐腐蚀性研究、系统研究与仿真；
2、规范化生产： 建立标准化生产体系、优质零部件选择；
3、能源管理：提高能源利用效率，构建“风光氢储” 一体化的能源系统；
4、设备维护与管理：建立全生命周期理念、智能化运行
电解槽对比分析
单槽大型化
“方”“圆”之争
四种电解水技术总结对比
