電解槽迭代速度已超出預期。

在早期的綠氫項目中，國內電解槽遇到了一些不適配的難點。比如風光波動條件的認知不明確、技術參數標準不統(tǒng)一等。

近兩年，國內電解槽展開了迅速迭代。自2021年國內新疆庫車項目開啟了規(guī)�；�風光制氫實踐以來，電解槽布局企業(yè)快速增多，高�？蒲谐晒�涌入市場，推出了更多的新方案、新路線。

能景研究調研發(fā)現，無論是技術方案上，或是性能表現上，中國制氫電解槽技術相較綠氫項目應用早期均已發(fā)生了較大進步。制氫電解槽技術的發(fā)展可以說已經邁入了第二階段。

01 堿性電解槽：由虛向實性能突破，方形賽道逐漸火熱

近兩年，國內堿性電解槽技術更加符合波動性風光制氫場景的需求。國內堿性電解槽技術相較比較成熟，但早期的產品和技術主要針對穩(wěn)定的網電制氫場景，與波動性的風光制氫需求不匹配。在中石化庫車項目等先行項目的牽頭示范下，逐漸明確了風光制氫場景下的能耗、啟停、控制等要求，堿性電解槽隨之展開了迅速迭代。

新的市場需求之下，各家企業(yè)的應對方案和突破方向不盡相同，總體上呈現了4項顯著的突破：

單槽“大型化”的界限不斷打破。

2022年，國內下線了首臺單槽2000 Nm3/h的堿性電解槽。2023年，下線了首臺單槽3000 Nm3/h的堿性電解槽。2024年，下線了首臺單槽5000 Nm3/h的堿性電解槽，此外同年發(fā)布的新品中2000 Nm3/h以上規(guī)格的堿性電解槽占比超過50%。

高電流密度電解槽方案開始涌現。

傳統(tǒng)設計的堿性電解槽的電流密度一般在3000 A/m3左右。2024年國內9家廠家推出的堿性電解槽新品的電流密度可以提高到4000 A/m3水平，部分廠家披露電流密度可達到6000 A/m3乃至10000 A/m3。部分廠家通過電極材料等創(chuàng)新來突破高電流密度下的能耗限制，如某電解槽新品披露當電流密度達到4000 A/m2時的制氫能耗約4.0 kWh/Nm3。

性能指標逐漸脫虛向實。

以制氫能耗指標為例。2023年部分企業(yè)披露降至4.0 kWh/Nm3以下，但測試標準不統(tǒng)一。2024年企業(yè)披露制氫能耗時較多開始提供電流密度參照點，部分產品在中低電流密度，比如2500 Nm3/h或3000 Nm3/h下能耗降至3.9 kWh/Nm3以下，滿負荷時能耗水平達到4.3 kWh/Nm3左右。

方形槽路線布局逐漸普遍。

據調研，目前國內布局方形槽的企業(yè)已不下10家。2024年國內至少4家電解槽企業(yè)公開推出方形電解槽新品。其中有2款采用帶壓設計，目的是減少后期氫氣加壓投入。部分電解槽設計電流密度達到10000 A/m2水平。

能景研究認為，現階段國內的堿性電解槽，無論是在能耗、啟�？刂频燃夹g指標上，還是在對風光波動制氫新場景的適應性上，均已迥異于早期剛剛進入綠氫賽道的階段。而且隨著新材料與新結構的入場、智能化控制策略的升級等，堿性電解槽仍有較大的進步空間。

02 質子交換膜電解槽（PEM）：國內供應鏈逐步建立，更多新品同臺競技

近兩年，國內PEM電解槽賽道的熱度迅速升溫。隨著燃料電池企業(yè)的涌入，以及供應鏈的發(fā)展成熟，PEM電解槽也逐漸有了堿性電解槽類似的“組裝制造”的產業(yè)基礎。

據能景研究統(tǒng)計，2024年國內有相關報道的PEM電解槽新品數量可達17款，相較2023年的5款左右實現了大幅增長。

面向規(guī)�；�風光制氫應用的需求，行業(yè)內PEM電解槽的開發(fā)既表現出了堿性的“大型化”等趨勢，也在風光波動適應性的專長上繼續(xù)深挖：

裝備規(guī)格朝“大型化”快速突破。

自2020年左右國內發(fā)布了首臺套兆瓦級的 PEM電解槽以來，2023年國內發(fā)布了首款200 Nm3/h的PEM電解槽，到2024年國內發(fā)布的新品中有16款超過200 Nm3/h，其中8款披露可達到500 Nm3/h。

電流密度等性能指標持續(xù)提升。

受催化劑、膜電極工藝等的發(fā)展限制，國內PEM電解槽的電流密度一般處在1.5 A/cm2（即1.5萬A/m2）左右，落后于海外頭部水準。2024年，國內發(fā)布的PEM電解槽新品中有多款的電流密度突破到2 A/cm2以上，部分達到3 A/cm2級別。

創(chuàng)新型及差異化設計方案增多。

如在產品規(guī)格上，2024年國內多款產品采取了多槽并聯的模塊化設計理念，以200 Nm3/h左右的槽體為單元，并聯后系統(tǒng)的規(guī)格可達到600 Nm3/h至1000 Nm3/h。在性能指標上，部分產品突出了PEM電解槽的“高壓差”優(yōu)勢，陰極側和陽極側氣壓差可達1.6 MPa，部分產品可達3.2 MPa。

能景研究認為，中國PEM電解槽將受益于在科研上的積累。隨著國內質子交換膜、催化劑等的供應鏈發(fā)展，國產PEM電解槽不僅僅會在量產化和價格上形成國際優(yōu)勢，在“專精特長”上也擁有較大潛力。

03 陰離子交換膜電解槽（AEM）：膜與槽相繼涌現，產業(yè)化初見端倪

近兩年，陰離子交換膜電解槽賽道實現了產業(yè)化的突躍。2023年，國內AEM相關企業(yè)不足5家。到2024年，國內至少有14家企業(yè)公開發(fā)布了AEM電解槽新品，10家以上披露了AEM膜產品的動態(tài)�，F階段，各家堿性、PEM以及新進槽商多數開始涉足AEM電解槽研發(fā)。

國內AEM電解槽的性能表現初步具備堿性與PEM路線優(yōu)勢結合的特點。根據調研，現階段國內AEM電解槽電流密度主要在10000 A/m2水平，高于堿性電解槽主流的3000 A/m2，低于PEM電解槽主流的15000 A/m2。最低負荷一般可達5%~10%，工作壓力一般在3 MPa以上，與PEM電解槽相近。

各家產品在技術路線上呈現出多元化的特征。

一是在電解槽系統(tǒng)設計上，呈現“多臺并聯”與“單臺大型化”路線并行特點。

面向制氫加氫一體站、綠氫項目等場景，部分廠家采用以數百臺0.5 Nm3/h的小型模塊化系統(tǒng)并聯的方式提高產氫量。2024年國內最高實現了400臺模塊并聯以達到1000 Nm3/h產氫量。

也有廠家采用單臺大型化的設計方案。2024年國內發(fā)布的AEM產品首次突破到單臺100 Nm3/h的規(guī)格。

二是在核心AEM膜的材料上，呈現多路線同臺競爭的特點。

AEM樹脂材料是AEM電解槽最核心的技術難點之一，主要由導電官能團和骨架組成。其中導電官能團有哌啶陽離子、季銨化陽離子等路線，骨架有聚芳基骨架、全飽和碳氫骨架等路線。不同的設計方案下在導電性、材料壽命、機械強度上呈現出不同特征。

2024年，廈門大學、合肥工業(yè)大學等不同來源的成果相繼展開了產業(yè)轉化，至少10家企業(yè)推出了制氫AEM膜產品，路線選擇各有特點。

能景研究認為，AEM技術正在快速接近規(guī)模化應用。但AEM技術的復雜性仍在，且技術路線的多元化和復雜性也給市場驗證帶來了更高要求�？梢灶A見，AEM電解槽的成熟仍要經過一定的時間，以對不同的產品路線進行驗證、篩選。

來源：能景研究

       原文標題 : 洞見|中國電解槽技術發(fā)展進入第二階段