近年來，我國氫能產業相關技術取得較快發展，但當前，可再生能源電解水制氫技術面臨多重挑戰，不同技術路線也都存在短板。為此，產業鏈相關企業正加大攻關力度，盡力加快綠氫制備關鍵技術研發進程。

作為可再生能源利用的重要方向之一，我國綠氫產業正處風口。

從兩年前國家發改委、國家能源局印發《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，明確氫能的能源屬性和國家能源體系組成部分的角色定位，到兩年間能源企業加速研發、加碼項目布局，氫能始終保持著投資熱度和市場關注度。

產業發展離不開多維度的持續創新，國家層面的規劃亦有部署——聚焦短板弱項，適度超前部署一批氫能項目，持續加強基礎研究、關鍵技術和顛覆性技術創新，建立完善更加協同高效的創新體系，不斷提升氫能產業競爭力和創新力。

近年來，我國氫能產業相關技術取得較快發展，但當前，可再生能源電解水制氫技術面臨多重挑戰，不同技術路線也都存在短板。為此，產業鏈相關企業正加大攻關力度，盡力加快綠氫制備關鍵技術研發進程。

助力多領域深度脫碳

作為一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，氫能對構建清潔低碳安全高效的能源體系、實現碳達峰碳中和目標具有重要意義。在能源屬性方面，通過可再生能源電解水制氫，可加快構建新型電力系統；在物質屬性方面，氫能可作為零碳燃料、高溫熱源、零碳原料，助力交通、工業、建筑、化工等領域深度脫碳。

公開數據顯示，目前我國對氫氣的需求總量約為3300萬噸，保持著供需平衡，其中超過95%的氫氣用于石油煉化、合成氨等產業。目前，我國氫氣主要來自煤制氫，電解水制氫占比不足1%。根據中國氫能聯盟預測，到2050年，我國氫氣需求量將接近6000萬噸，綠氫占比將提升至70%，氫能在終端能源體系中的占比將超過10%，產業鏈年產值達到12萬億元。

“‘雙碳’目標共識下，深度脫碳成為當前氫能發展的第一驅動力。”陽光氫能科技有限公司解決方案總監龍翔飛指出，氫能將可再生能源從電力引向工業、交通、建筑等領域，有利于拓展可再生能源的消納途徑。同時，氫還有儲能功能，可提供大規模、長周期、跨季節調峰能力，增強電網穩定性，從而提升電網對可再生能源的消納能力。

相關統計顯示，2023年我國綠氫項目規模持續擴大，僅四季度公開的項目規模就達6.27GW，全年累計項目規模超20.7GW，申報項目以綠氨、綠色甲醇、烯烴、綠色航油等工業用途為主，也有部分氫能交通、氫儲能示范項目申報。

不同技術各有長短

值得注意的是，風光等可再生能源發電的波動性、間歇性以及隨機性，給電解水制氫技術帶來不少挑戰。

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據了解，目前電解水制氫主要包括堿性電解水制氫、質子交換膜（PEM）電解水制氫、高溫固體氧化物電解水制氫（SOEC）三種技術路線。其中，堿性電解水制氫技術成熟度最高，已充分商業化，也是目前國內主流應用的技術，占國內綠氫項目95%以上的裝機份額；PEM制氫技術處在商業化前期階段，SOEC技術仍處于實驗室或示范階段。

具體來看，上述三種技術各具優勢和短板。比如，堿性電解水制氫技術單槽規模較大，最大超過1000Nm3/h，單位成本低，但單位電耗相對較高，且動態響應能力不足；PEM制氫技術單槽最大規模能達到500Nm3/h，動態響應能力較強，但設備成本較高，約為堿性電解槽價格的三倍以上；SOEC制氫技術單槽最大規模小于10Nm3/h，效率較高，但系統壽命較短。

華能清潔能源技術研究院氫能技術部主任王金意認為，堿性電解水制氫在設備大型化方面具有優勢，但低電耗和高功率仍是攻關方向。“PEM制氫技術動態響應能力強，但成本有待降低，SOEC技術具有明顯的能效優勢，但壽命問題亟待解決。”

企業發力攻克關鍵技術

“為適應大規模可再生能源制氫，電解槽大型化、降低制氫電耗、提高運行調節范圍、提高壽命是技術發展趨勢。”王金意表示，核心材料的基礎研發在PEM電解槽實現低電耗、耐高壓和大型化過程中扮演著關鍵角色。

《中國能源報》記者了解到，在SOEC制氫技術上，目前國內單電池和電堆基礎研發已達到國際先進水平，但系統集成能力不足，高溫氣冷堆核電站的投運為應用示范帶來良好契機。另外，陰離子交換膜（AEM）電解水制氫技術融合了堿性電解水和PEM電解水的技術優勢，作為新興技術，已成為歐美國家的研發熱點。未來，一旦突破AEM和高活性非貴金屬催化劑等關鍵材料瓶頸，有望顯著提升電解槽性能、降低電解槽制造成本，為可再生能源電解制氫產業帶來突破性變革。

當前，國內相關企業和研究機構均在加快綠氫制備關鍵技術研發布局。

3月20日，中國石化氫能技術重大科技項目——由中國石化（大連）石油化工研究院自主研發、中原油田承建的國內百千瓦級SOEC（固體氧化物電解水制氫項目）電解水制氫項目開工。據了解，該項目施工預期30天，試驗周期60天，以高純氫氣安全生產和高效生產為目標，針對百千萬級SOEC電解水制氫系統在高溫、高濕、涉氫、富氧及微正壓環境下穩定運行、健康管控和低能耗展開攻關，提高電堆和材料的運行穩定性。

此外，華能清潔能源技術研究院目前已自主研發電催化劑、隔膜等關鍵材料，掌握電解槽設計、組裝關鍵技術，設備級、場站級制氫系統控制優化與集成等。同時，該院正加強氫能產業鏈技術及示范，與上游可再生能源動態耦合，拓展下游氫能交通、化工領域多元利用場景，開展全產業鏈項目規劃和示范。

陽光氫能科技有限公司于2023年發布可再生能源柔性制氫系統解決方案，通過柔性組網技術、電力電子技術、電化學技術、化工動態技術、能量管理技術等六大核心技術，使制氫更靈活、高效和友好。