PEM电解水制氢，也就是质子交换膜水电解制氢，是指使用质子交换膜作为固体电解质，并使用纯水作为电解水制氢的原料的制氢过程。电解槽是制氢设备的核心单元，是水电解制氢氧的主要设备，在槽体内充入电解液，在直流电的作用下使水发生分解，在阴极表面产生氢气，阳极表面产生氧气。
水电解制氢主要发生场所为电解槽，电解槽将水在直流电的作用下电解成氢气和氧气。电解槽的每个电解小室分为阳极小室和阴极小室，阴极小室产生氢气，阳极小室产生氧气。
目前市场对电解槽的主流性能要求为氢气纯度高，能耗低，结构简单、制造维修方便便宜且使用寿命长，材料的利用率高。电解槽主要部件和材料包括电极、隔膜和电解液，其中电极主要由金属材料构成，约占电解槽成本的 57%。
主流的电解水制氢技术包括碱性水电解（ALK）、质子交换膜电解（PEM）、高温固体氧化物电解（SOEC）以及固体聚合物阴离子交换膜电解（AEM）四种。
在我国，ALK 水电解技术已经完成商业化，产业链整体比较成熟，PEM 技术目前处于商业化初期，受益于各地政策规划，未来行业规模与产业链国产化趋势有望进一步加强；SOEC 与 AEM 技术目前大部分处于研发与示范阶段，仅有少量产品试点商业化。
今年上半年，国内PEM制氢在绿氢浪潮下，凭借自身性能优势现已进入提速发展新阶段，不管是技术指标还是产氢规模，伴随下游需求显著增长，都已在呈现新的特点。
目前我国制氢电解槽市场中，碱性电解槽占据主要市场，约90%，PEM电解槽占10%左右，AEM和SOEC目前仍在实验室阶段，商业化程度较低。
目前欧洲碱性电解槽和PEM电解槽的市场占比基本持平，未来中国电解槽市场PEM占有率将逐渐上升，原因有：
1）国内的碱性电解槽和国外开始时间基本一致，发展到现在已经有20年时间了，目前的技术路线比较稳定，行业人的门槛不高，目前能改进的点在于可再生发电的适应性和安全性的提升，产品的降本空间和性能空间提升都不太大。而PEM对于国内来讲是最近两三年刚开始发展的技术，研究能力和产品能力都比较低，大家还在起步研发阶段。
2）欧洲的碱性电解槽没有比国内发展的更早、更好，他的降本没有国内做的那么狠；同时，欧洲的国家在能源政策上会更加倾向于使用更适合风光储能的PEM路线，PEM启停速度快，由于政策的支持加上多年PEM的研发，PEM产品的成本降下来了，和碱性电解槽的成本差距不大，性能和耐久性等也和碱性有一定的竞争力。
PEM电解槽商用化程度越来越高
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。尽管PEM制氢相关项目从规模到数量都要比碱性制氢项目少的多，但是业界认为，PEM制氢作为一个刚刚开启商业化的技术路线，当前更重要的是积累实际运行的数据和运行案例。
4月6日，华电科工承建的华电德令哈PEM电解水制氢示范工程宣布完成72小时连续试运，标志着国内首台套单堆MW级PEM电解水制氢装置实现商运，并且在试运行期间，整套装置运行稳定，各项运行指标达到“精品机组”优良标准，具有重大科技与产业示范意义。
今年3月，亿华通宣布其首个具有自主知识产权的PEM电解水制氢设备在新疆伊宁完成安装调试，成功产出氢气。这是亿华通首套商业化示范的PEM电解水制氢设备，标志着亿华通已打通关键材料、核心零部件、系统集成、系统控制等整套流程，为PEM电解水制氢和绿氢大规模示范应用奠定了基础。。
因PEM电解槽具有结构紧凑、随制随加、节能高效的特点，更适用于可灵活布置的制氢加氢一体站的需求。5月6日，国富氢能的100Nm³/h PEM电解水制氢装备成功发货新疆乌鲁木齐，用于制氢加氢一体站，将为当地的10台燃料电池物流车提供加氢服务；3月18日，石油化工研究院开发的中国石油首套50标方/小时质子交换膜（PEM）电解水制氢示范站完成调试运行。
可再生能源发电制氢寻求功率稳定和波动较小的技术路径。碱性电解水设备单位造价低但开机速度慢，PEM电解水设备单位造价高但响应速度快，业界普遍认为，考虑到经济性、适应性，未来应用方向应以碱性设备结合PEM设备为主。
5月29日，中国氢氨谷宁夏太阳山绿氢制储输用一体化项目(一期年产1.65万吨绿氢项目)开工。该项目一期主要建设年产1.65万吨电解水制氢装置，其中碱性电解水制氢及纯化系统57套，PEM电解水制氢及纯化系统22套。
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