氢能发展的趋势
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一，我国是世界上最大的制氢国家，已初步掌握制氢、储氢、运氢、加氢等主要技术和工艺，并形成较为完整的氢能源产业链条。
近几年，我国氢能源行业飞速发展，吸引了众多参与者加入，也涌现出一批具有较强竞争实力的知名企业，目前，行业内领先企业主要通过加强技术研发、打通产业链环节、构建销售网络、培养专业人才等形成了一定程度的竞争优势。未来，随着氢能源行业的不断发展，客户对氢能源生产综合要求不断提高，行业整合将不断加强，领先企业的市场份额将逐步提升，氢能源行业壁垒更加明显。
为实现碳达峰、碳中和目标，我国将氢能定位为未来国家能源体系的重要部分，用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
响应国家政策，积极践行双碳战略；采用成熟技术，确保长周期、稳定、可靠运行，碱性水电解制氢主要靠技术占领市场，靠质量巩固市场，靠服务扩大市场，以市场为动力，以科技为先导，以质量求信誉，以创新求发展的方针，真正实现零排放、无污染，使用寿命长，数字化监控运行、安全及无人值守模式运行，质量优异、供货及时、价格合理、服务一流。
氢能具有零污染、高热值、可存储和应用广等优点，电解水技术可利用可再生能源和波动盈余电力制取氢气，被认为是最理想和环保的制氢方式，因此发展可再生能源电解水制氢对能源安全和二氧化碳的减排具有重要意义。然而，目前全球仅有4 %的氢气来自电解水，主要源于电解水制氢成本较高，其中电耗和电解槽成本是制约，其大规模应用的瓶颈。在“双碳”目标的推动下，可再生能源发电技术的发展必将促使电价进一步下降，成为电解水制氢产业发展的强大催化剂。碱性电解水制氢技术因成本低、寿命长和材料来源丰富等优点及适用于大规模制氢而备受关注。然而，在大规模制氢应用场景下，仍需进一步提高碱性电解水技术的电流密度和能量效率，以提高其设备和电耗成本，而隔膜和电极材料作为关键部件在其中扮演不容忽视的作用。
电解水制氢技术未来展望
电解水制氢的成本主要取决于电力成本、 电解槽投资成本和运行负荷、其中 电力成本对电解水制氢的敏感性影响最高60%~70%。
随着电力成本下降、 设备投资成本的占比逐渐增加。未来降本驱动因素主要在于：电价降低、设备利用率的增加 以及技术进步，降低电解槽成本。
但由于碱性电解槽工艺技术已经十分成熟， 通过技术革新降低成本幅度不大，随着产业的进一步发展， 未来应用场景将不断拓宽，大型化、低成本、 低能耗是产业发展共识。
水电解制氢技术路线分类：
水电解制氢主要有4种技术路线：有碱性水电解(ALK)、质子交换膜水电解(PEM) 、固体氧化物水电解(SOEC)和阴离子交换膜水电解(AEM)四种方法。
• 碱性电解(ALK)是在碱性电解质溶液(通常为KOH)中完成的电解过程，OH-离子经隔膜到达阳极，失去电子产生O2，水在阴极得到电子，产生H2和OH-。
• 质子交换膜电解(PEM)是对纯水进行电解，H2O分子在阳极氧化生成氧气和H+离子，H+(质子)在电场作用下通过质子交换膜迁移至阴极并发生还原反应生成氢气的方法。
• 固体氧化物电解(SOEC)是在高温状态下将水蒸气电离生成氢离子和氧离子，分别在电极上生成氢气和氧气的过程，其反应温度通常在600℃以上，适用于产生高温、高压蒸汽的光热发电系统。
• 阴离子交换膜电解(AEM)通常采用纯水或低浓度碱性溶液作为电解质，反应过程为：OH-经交换膜到达阳极生成水和氧气，水分子在阴极生成OH-和氢气。
电解水制氢工艺路线比较：各有千秋
• 碱性电解（ALK）特点：− 优势：目前技术最成熟、设备成本低− 局限：有腐蚀液体；运维成本高；理论效率低于PEM、SOEC等路线；较难应用于间歇性电源。
• 质子交换膜电解（PEM）特点：− 优势：间歇性电源适应性高，易于与风光等可再生能源结合；运维成本低− 局限：设备成本高；需使用贵金属催化剂。
• 固体氧化物电解（SOEC）特点：− 优势：理论效率高；可使用非贵金属催化剂− 局限：高温环境反应，应用场景有限；处于实验室研发阶段，尚未实现产业化。
• 阴离子交换膜电解（AEM）特点：− 优势：兼具碱性和PEM的优势：材料成本低；电解液为稀碱液或水，腐蚀性低，且无需贵金属催化剂− 局限：阴离子交换膜量产难度大，仍在研发阶段。碱性电解路线成熟，PEM成长性强，SOEC、AEM后续潜力优良。
未来对氢的需求主要来自以下几个方面:
一、是传统工业领域的用氢需求，即主要来自炼油、合成氨及合成甲醇的需求，预计将保持相对稳定，其中炼油用氢可能随着石油需求量下降而有所下降。整体而言根据IEA 的预测，在2050 净零排放场景下，2030 年炼油、合成氨及合成甲醇对氢气的年需求量合计将接近9000 万吨。
二、是氢及其衍生物作为燃料的应用需求，即氢作为能源载体替代化石燃料带来的需求，既包括在交通领域的动力需求、建筑领域的供热需求，也包括参与发电的电力需求。根据 IEA 的预测，在2050 净零排放场景下2030 年交通和能源行业的氢需求量将分别达到1600万吨和 2200 万吨。
三、是氢在新应用场景中的需求，如氢储能，在新场景中的推广程度既要靠相关技术发展赋能，也依赖于产业起步后用氢成本的下降。中短期内，新场景应用带来的需求提升十分有限，但长期来看可能撬动更大潜在空间。
原文始发于微信公众号（碱性制氢设备生产）：水电解制氢发展及技术路线
