PEM制氢“突围”

运行电流密度高、能耗低、产氢压力高，易于与可再生能源消纳相结合PEM电解水制氢设备正迎来快速增长期。

今年以来，国内PEM电解水制氢示范项目开始明显增多，部分PEM电解水设备企业的出货量也有了明显的增长。此外，PEM电解槽在核心材料的国产化方面也有了显著的突破。

项目推进加快，企业竞争激烈

目前国内各地的光伏、水电、风电等可再生能源制备绿氢的项目正在快速增加当中，这将在一定程度上拉动上游PEM电解水制氢设备的出货规模。

7月8日，国家电网浙江台州大陈岛氢能综合利用示范工程投运。这也是全国首个海岛“绿氢”综合能源示范工程，为我国可再生能源制氢储能、氢能多元耦合与高效利用提供了可复制可推广的示范样板。

该工程利用海岛丰富的风电，通过PEM电解水制氢，构建了‘制氢-储氢-燃料电池’热电联供系统。项目投运后，预计每年可消纳岛上富余风电36.5万千瓦时，产出氢气73000标方。

“今年上半年，公司PEM电解水设备在可再生能源制氢领域的应用进展较快，预计氢能领域应用的销售额占总体收入的20%以上，同比去年翻了一倍多。”赛克塞斯氢能工程部总监侯立军告诉高工氢电，公司今年参与了多个可再生能源制氢项目的竞标，并且在大型PEM电解水制氢项目方面有了突破。

作为老牌PEM制氢设备企业，赛克赛斯氢能2021年成功开发出国内首台套MW级PEM制氢设备，同时也是国内中小型PEM电解槽出货量最多的厂商。在其上半年已经交付的订单中，用于风光电等可再生能源制氢领域的设备多为20标方以上，最大的有300标方，其在近期交付的MW级PEM电解水制氢设备，预计将在不久后由客户正式对外公布启动生产。

事实上，像赛克赛斯氢能这样抢滩可再生能源制氢市场的PEM电解水制氢设备企业还有中船718所、康明斯、阳光电源等多家公司，这些项目大多由中石化、中石油、国家电网等大型能源央企主导。

在确定性的下游需求、普遍的乐观预期双重因素驱动下，一些新势力也纷纷加入到PEM电解水制氢设备研发制造的大军当中，参与相关示范项目，以期在未来占据市场的一席之地。

7月6日，吉林大学化学学院、无机合成与制备化学国家重点实验室邹晓新教授研究团队与动量守恒团队正式签约启动“PEM电解槽创业项目”，双方将联合组建创业公司，开展PEM电解水制氢的商业化项目。

上市公司同样也盯上PEM电解水制氢设备的市场蛋糕。6月下旬，航天晨光（600501）成功参与中国石化石油化工科学研究院新能源所重点科研项目——《15～60NM³/h PEM电解水制氢试验平台项目》，为该项目提供PEM电解水试验台撬装设备，标志着航天晨光向氢能产业链上游制氢市场的拓展迈出了实质性的一步。

PEM电解槽的优越性与不足

在碱性电解水制氢设备主导的市场格局下，PEM电解水制氢设备能快速崛起离不开其自身的优秀特性——更容易与可再生能源相结合。

一般而言，碱性制氢在电流密度上存在天花板，PEM制氢能轻松突破碱性的天花板，且其在启动速度方面拥有更大的优势，并且相较于碱性电解水制氢，PEM电解制氢过程中使用纯水而非碱液，这样一来也可以免去了后期回收和治污的成本。同时，PEM电解水制氢设备在全生命周期内维护成本更低。

最关键一点在于，PEM电解水制氢设备的负荷调节范围相比碱性设备更加宽泛，在应对可再生能源发电间歇性和波动性上更加得心应手。

但是，PEM电解水制氢设备的缺点是成本高，一般是碱性电解水制氢设备的4倍以上，这也影响了其市场的推广。

从国际维度来看，我国的PEM电解水制氢技术与国外相比还存在一定差距，在设备寿命方面，国外PEM电解水制氢设备的寿命约为60,000h左右，我国尚缺乏验证。在制氢效率方面，我国PEM电解水制氢设备的电流密度和电解效率也与欧美存在较大的差距。

产业化瓶颈持续突破中

当前，PEM电解水制氢设备的研发重点是围绕电解效率、耐久性和设备成本三个关键降本性能指标推进整体技术研发。对于国内PEM电解水制氢设备企业来说，产业化的最大瓶颈在于成本高，核心材料主要依赖进口。

“目前影响PEM电解水设备产业化最大的瓶颈在于关键材料。”一家企业负责人表示，进口的材料产品交期长，售后方面也存在不确定性，如果能在材料方面实现国产化替代，PEM电解槽至少能在现有的基础上降本40%左右。

好消息是，国内PEM电解槽材料企业已经开始陆续进场，开启国产化替代的尝试。特别是今年上半年，部分企业有了向量产阶段迈进的趋势。

以膜电极为例，为了满足市场批量化应用的需求，鸿基创能在生产工艺方面针对PEM电解槽特性，设计了专门的膜电极生产线。6月17日，鸿基创能举行了高性能膜电极及PEM电解水制氢项目投产仪式，该投产项目中的PEM电解水制氢CCM卷对卷生产线乃国内首条，年产能规模达到30万平米，填补了行业空白。

另一方面，随着国内燃料电池产业化的提速，燃料电池成本正在快速下降（近两年电堆价格都在急速下降），其成本下降的效益可以被PEM制氢设备所分享。随着技术进步和规模化供应的增加，PEM电解槽设备成本下降是必然趋势。

目前PEM电解槽的部分关键材料尚需依赖进口，这需要一定的时间来换成长空间。未来通过关键材料的国产化替代，加之新老“玩家”不断在提升制氢效率、降低成本方面做出贡献，PEM电解水制氢市场还将进一步增长。