电解水制氢高能耗难题取得突破 电解水制氢行业未来前景如何

一、电解水制氢的概念

水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。电解水技术与光解水、热化学制氢的不同特点：电解水技术成熟、设备简单、无污染，所得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种场合，缺点是耗能大、制氢成本高;光解水技术目前难点是催化剂研制;热化学循环制氢系统更复杂，但制氢效率较高，结合可再生能源，利用效率更高。

2023年9月14日，国际能源学类顶级期刊、美国化学学会旗下杂志《ACS Energy Letters》，发表了以刘瑛博士、华南理工陈宇教授等为联合通讯作者的研究成果，认为达到国际领先水平，有望为氢能高效低能耗制取提供新路径。加入一种含铯元素的新材料，可使固体氧化物电解水制氢的产氢速率较传统电解水制氢技术得到较大提升。这是紫金矿业海外引进的顶尖人才刘瑛博士针对电解水制氢“电能消耗高、制氢成本高”，制约有着“终极能源”之称的氢能加快推广应用的问题，提出的解决方案。该方案经实验论证，于近日取得突破。

在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。

二、电解水制氢行业现状分析

在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。2018年12月9日，中国科学技术大学俞书宏教授团队和高敏锐教授团队合作，研制出一种高性能低成本的新型三元纳米片电催化剂。国际学术期刊《德国应用化学》发表了该研究成果。

氢气属于可持续发展的清洁能源，整体需求持续增长，经过多年的工业积累，我国已是世界上最大的制氢国，根据数据，我国氢气产量自2014年开始逐年增长，2021年我国氢气产量约3300万吨，2022年中国氢气产量3,781万吨，同比增长14.58%。

全球各国越来越重视二氧化碳排放问题,2021年，全球能源领域二氧化碳排放量达到363亿吨，同比上涨6%，超过了新冠肺炎疫情暴发前的水平，创下历史最高纪录，2021年飙涨的天然气价让燃煤发电强势复苏，成为能源领域碳排放量“强劲反弹”的主要原因。根据数据显示，电费成本占比73%，碱性、PEM电解水制氢耗电量为1标方氢气5度电左右，则单槽产量1000标方电解槽设备1小时耗电量为5000度电，电价成本为电解水制氢成本关键，设备成本占比14%，运营维护占比5%，财务成本占比8%。

根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国电解水制氢行业市场前瞻与未来投资战略分析报告》显示：

随着全球碳排放态势的日益严峻，刺激着电解水制氢行业市场规模快速增长，根据数据显示，2022年全球电解水制氢设备市场规模为+40亿元，随着技术的成熟，成本的下降，预计2030年全球电解水制氢设备市场规模将上涨至2202亿元。根据数据显示，全球电解水制氢设备市场结构中，碱性电解占比最重，占据了95%的市场份额，PEM电解水制氢设备仅占比5%。

降低成本是目前电解水制氢设备行业最主要的发展方向，根据数据显示，2022年碱性设备单价为2000元/KW，PEM电解设备单价为5000元/KW，预计到2025年，碱性设备单价下降至1500元/KW，PEM电解设备单价下降至4000元/KW。根据数据显示，2021年中国电解水制氢设备市场竞争格局中718所占比最重，占比35%，竞立占比20%，天津大陆占比15%，天津新气占比8%，中电丰业占比11%，其他占比13%。

质子膜电解水制氢技术单位制氢成本对于电价敏感性略低于碱性水电解槽制氢技术，当电价为0.35元/KWh时，电力费用成本占比高达63.2%，单位制氢成本为28元/kgH2;当电价为0.1元/KWh时，电力用成本占比为329%，单位制氢成本下修45%为154元/kgH2。

随着制氢装备性能提升、成本下降，我国制氢设备自主技术创新呈现加速发展势头，将进一步促进绿氢产业规模化发展。上海氢晨新能源科技有限公司、海德氢能等上游制氢企业相继发布新一代电解槽产品，在功率、性能及制氢效率等方面均有提高。

三、电解水制氢行业未来发展方向及前景预测

2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021)》，明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是战略性新兴产业的重点方向，将氢能产业上升至国家能源战略高度，刺激着电解水制氢设备行业快速发展。

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