解读PEM 电解水制氢技术和成本降低空间

1.常说的PEM 电解水制氢到底是什么？

质子交换膜(PEM)电解水制氢主要由2 个电极和电解质组成，是纯水发生电化学反应分解产生氧气和氢气的过程。电解水的能源则利用太阳能、风能和水力发电等零碳能源，制氢过程无污染排放，是最清洁环保的“绿氢”。

相比其他电解水技术，PEM 能在高电流密度下工作，体积小、效率高，生成的氢气纯度可高达99.999%，被认为是目前最有发展前景的水电解技术。这一技术目前在国内尚没有大规模商业化，但在欧洲已经有许多兆瓦级的应用。

2.为什么说PEM 电解水制氢是当前新能源发展的大势所趋？

PEM 的技术结合绿氢的跨界特性在电源、电网等部分可解决可再生能源消纳的问题，成为能源转型战略的一体化的解决方案。

我国风光水装机量是世界第一，成本不断下降，在某些地区风电的成本与当地燃煤标杆价持平，未来的发展空间巨大。但我国可再生能源也存在地域性分布差异，在东北、西北、西南地区可再生能源制氢潜力较大，但消纳能力有限，需远距离外送至东部用电密集地区，远超目前电网容量。且可再生能源具有随机性、季节性的特点，发电侧和用电侧需求不匹配，更是加大了调峰难度，造成了输电成本高和消纳困难，导致弃风弃水弃光严重。

氢能的优势在于“跨界”——它是一种能源，也是能源的载体，所以应用场景丰富。通过PEM 电解水技术制造绿氢，并与燃料电池结合起来，可安装在电源侧、电网侧、用电侧，实现多种能源之间的转换，根据不同地理和市场环境，灵活实现可再生能源的外送和消纳。这就是为什么绿氢被认为是能源转型的一体化解决方案，能够真正打破可再生能源发展的瓶颈。

3．怎么看待绿氢制造成本较高的问题？

设备成本和用电成本是绿氢价格偏高的主要因素。从未来趋势看，可再生能源成本不断下降，加上政府的政策支持，以及氢能产业链企业的不断探索，绿氢商业模式会趋于成熟，规模化将为水电解制氢带来大幅设备成本下降空间。国际主要能源机构的研究普遍预测，绿氢将于2030 年左右实现经济性、达到与化石能源制氢成本持平。

此外，PEM 水电解技术优势也影响制氢成本，包括耗电量、运维等。由于绿氢项目趋向于大规模、长周期，在测算时，不能只看设备投入，更重要的是项目生命周期的制氢成本。PEM 制氢技术占地面积小、制氢能耗低、灵活性高，与波动性和随机性较大的风电和光伏具有良好的匹配性，因此在很多场景下都更具应用优势和降本潜力。