PEM电解槽商用进展“探秘”

凭借更好的性能和可验证的生命周期经济性，一些业内人士认为，PEM电解水制氢有望成为确定性的绿氢主流路线，PEM电解水制氢设备市场未来将是确定的高增长赛道，潜力巨大。

事实上，以当前的装机量来看，PEM电解水制氢系统的装机量还不到碱性电解水制氢系统装机量的零头，PEM电解槽的技术先进性与其市场占有率形成了鲜明的对比。

今年以来，国内的绿氢项目处于快速增长的状态。据不完全统计，今年1-6月国内新签绿氢项目超过19个，预计总投资额超1400亿元（ 戳此查看 ）。更加值得关注的是，绿氢项目正在加速落地当中，给电解水制氢装备行业带来了实实在在的订单，一些领先电解槽制造企业收获颇丰。

从公开的信息来看，据不完全统计，今年1-6月宣布开工及投运的绿氢项目超过20个，总投资额超过880亿元（其中8个项目投资总金额不明未计入，该数字仅供参考），电解槽需求量超过1.5GW（其中10个项目电解槽需求量不明未计入，该数字仅供参考）（ 戳此查看 ）。

大型绿氢项目的增加带动电解水制氢设备市场规模迅速扩大。从上半年绿氢项目的技术路线来看，碱性电解槽依然是绝对的主流，少数采用PEM电解槽。比如大冶市矿区绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设制氢工厂一期采用2台200标方PEM电解槽，白城分布式发电制氢加氢一体化示范项目采用1台200标方PEM电解槽等。这些项目采购量小，带有示范试验的探索性意味。

显然，在绿氢市场快速崛起的风口，PEM电解槽在与碱性电解槽的首轮PK中落入下风。

“规模化的市场应用不等同于工程示范，前者更加看重产品带来的实际效益。”一位长期关注氢能领域的投资人士告诉高工氢电，以目前的技术成熟度来说，PEM电解槽还不具备与碱性电解槽竞争的能力，碱性电解槽经过了长期运行的验证，获得业界认可，PEM电解槽还缺乏这种实际运行的数据和案例积累。

近年来，虽然国产PEM 电解槽取得了长足进步，但在技术成熟度、装置规模、关键材料性能和可靠性验证等方面和国外先进水平相比还存在一定差距，国内 PEM 制氢技术还有很大的进步空间。

单从技术指标来看，国产 PEM 电解槽的电流密度多在 1-2A/c m² 之间，能耗则在 4.5-5kWh/m³。PEM电解槽在绿氢项目上开始出现示范性的项目了，但整体而言，应用案例还偏少，国产PEM 电解槽产品性能还需经历长久的测试和验证。

“目前业界看到的国内应用于绿氢项目的PEM电解槽产品更多是测试数据，缺乏实际应用的检验。”一家电解水制氢系统企业高层告诉高工氢电，目前很少有国内企业能在合同中列出客户对产品寿命的要求，示范意义大于真正的商用价值。

“PEM 制氢技术在我国尚处于发展初期，PEM 电解槽综合性能提升依赖于核心部件技术创新、产品结构设计优化与制备工艺的改进。”国内一家PEM电解槽公司技术总监表示，相比于碱性电解槽来说，PEM电解槽还需要通过不断的产品迭代来打磨可靠性和稳定性，也希望下游客户能给予尝试的机会。 

从产业链的成熟度来看，PEM电解槽跟碱性电解槽相比也有一段差距，特别是核心材料的国产化方面，从催化剂、质子膜、气体扩散层到膜电极，现阶段的PEM电解槽在核心材料环节绝大部分是依赖进口。

可喜的一面是，已经有一些企业开始加快推进PEM电解槽核心材料的国产化进程。例如，东岳未来氢能、汉丞科技等企业研发的电解水制氢质子交换膜，鸿基创能、唐锋能源等企业研发的膜电极，均已取得较大进展。参考燃料电池产业发展经验，未来 PEM 制氢核心材料国产化率有望大幅提升，制氢设备成本显著降低，从而推动下游市场应用规模扩大。

与技术成熟度相比，成本是影响PEM电解槽规模化商用的另一个重要因素。

现阶段PEM电解槽成本较高，阻碍了其市场化推广。目前，业界主流的室外1MW的PEM电解水制氢系统（包含电源、纯水净化等）价格在1000万左右，价格是碱性电解水制氢系统的4倍以上，只有快速降本才能在已初步形成规模应用的碱性电解水制氢设备市场夺回一定份额。

能否快速实现有效降本也成为衡量PEM电解槽企业竞争力的重要参考指标。

“从全生命周期来看，PEM制氢的成本和碱性路线的成本比较接近。”赛克赛斯项目总监黄方表示，PEM电解槽中的贵金属是具备回收价值的，目前的市场行为并没有把这部分回收的价值算入进去，如果将催化剂中的贵金属纳入商业行为，PEM电解水制氢在经济性上完全可以同碱性路线PK。

在尚未打通商业闭环的情况下，PEM电解槽降本更多取决于材料工艺改良和制造工艺的进步。现阶段，一些领先的PEM电解槽企业在考虑，如何在保证电解槽的容量、效率和寿命的情况下有效降低PEM电解槽阴、阳极电催化剂的贵金属载量，从而实现降本的目的。 

值得一提的是，一些原来专注于氢燃料电池业务的公司开始快速拓展到PEM电解水制氢领域，并推出了大标方PEM电解槽产品，这也将促进产业的加速迭代。例如，今年7月上旬，氢晨科技旗下全资子公司氢盛能源发布了自主研发的兆瓦级大功率质子交换膜（PEM）电解槽，单槽额定制氢量250标方/时，可在5%-150%的宽功率输入范围内稳定运行，实现了电解槽产品性能和经济性的大幅提升。

另一方面，示范性项目的启动给到PEM电解槽试错改进的机会。目前国内兆瓦级 PEM 制氢技术已在加氢站现场制氢、风电等可再生能源电解水制氢等领域探索初步的示范应用，PEM 电解槽在绿氢项目上的小规模应用已经展开。

未来，随着技术提升、工艺优化，供应链成熟以及市场应用规模的扩大，PEM 电解槽降本的速度也会加快，规模化商用局面终将到来。