自2017年日本提出構建“氫社會”，發布國家氫能戰略路線圖以來，氫能逐漸成為國際議程的新焦點，尤其在2019年12月第25屆聯合國氣候變化大會后，發布國家氫能戰略的國家激增。

根據中國氫能聯盟大數據平臺統計，截至2020年底，占全球GDP52%的27個國家中，已有16個制定全面的國家氫能戰略，還有11個國家正在制定國家氫能戰略。各國將氫能視為深度脫碳及實現清潔能源轉型的重要途徑，著力部署大規模電解水制氫產業與技術開發，擴大以可再生氫為代表的清潔氫在工業、交通、發電與建筑等領域的應用，推動經濟綠色發展。

我國于2020年12月率先發布《低碳氫、清潔氫與可再生氫標準與評價》。2020年，歐洲提出300億歐元的2×40GW綠氫行動計劃，在歐洲和北非開展大規模可再生能源電解水制氫示范[8]。澳大利亞計劃2050年綠氫產能達到3 000萬t/年[9]。僅2020年，我國公布規劃的可再生能源制氫項目就達28個。據此測算，到2030年，全球電解水制氫裝備的市場規模超過3000億元，綠氫市場貿易規模超過1萬億元。

根據國際能源署（IEA）的統計，當前全球氫氣需求量約11500萬t，幾乎全部來自于化石能源。可再生能源電解水制氫方式生產的低碳清潔氫占比不足1%。從技術路線來看，電解水是一種綠色環保、生產靈活的制氫技術，其產品純度高，技術相對成熟，并且可利用光伏發電、風力發電等可再生能源實現氫氣的大規模制備，是實現我國碳中和目標的重要技術之一。

但我國電解水制氫技術也面臨著瓶頸：

一方面，我國在電解水制氫關鍵技術方面與國外尚有差距，雖然堿性電解水制氫技術在我國歷史悠久，但在氫能成為全球能源革命戰略技術之前，電解水制氫技術僅少量應用在浮法玻璃、半導體等行業，主要作為保護氣使用，市場規模很小，導致該技術研發動力不足，整體性能較國外有差距。美國、日本、歐洲等國已制定了電解水制氫技術攻關路線圖與關鍵技術指標發展目標，我國目前尚無電解水制氫技術路線的頂層規劃，對國外當前技術水平差距缺乏量化對比分析。

另一方面，電解水制氫技術還面臨氫氣成本較高的問題，成為現階段可再生氫大規模部署的主要障礙。

國華能源投資有限公司、北京國氫中聯氫能科技研究院有限公司、中國船舶重工集團公司第七一八研究所的研究人員劉瑋、萬燕鳴、熊亞林、陶志杰、朱艷兵，在2022年第11期《電工技術學報》上撰文，對電解水制氫技術進行綜述，介紹包括美國、日本、歐洲等國家電解水制氫技術路線圖和技術指標目標；然后深入分析國內電解水技術發展現狀，并與國外技術水平進行了差距量化對標，在此基礎上提出我國電解水制氫潛在的技術路線。

他們分析目前中國平準化低碳清潔氫成本，并且對中國2020~2050年平準化低碳清潔氫成本進行了預測。降低低碳清潔氫氣平準化價格，需要從技術、商業模式創新等多方面協同發力，從而發揮其在能源轉型及深度脫碳方面的作用。

團隊根據研究成果，提出若干建議，希望為推動我國低碳清潔能源轉型、碳中和目標實現、解決可再生能源消納問題及加速氫能產業化進程提供參考依據，對我國低碳清潔氫產業與技術的發展提供指導。

1）電解水制氫技術方面，我國堿性電解水制氫技術成熟，市場份額高，核心電解槽已實現國產化，但隔膜和電極國產化零部件技術水平較國外有差距，導致電流密度與電解效率低于國外水平，但國內設備成本優勢明顯。

由于國內質子交換膜電解水制氫技術剛剛起步，性能尤其是壽命尚缺乏市場驗證，整體上落后于歐美。核心部件電解槽尚未完全實現國產化，其中質子交換膜依賴進口，國內雖具備膜的生產能力，但膜樹脂、膜溶液等原材料多為進口。在可再生能源電解水制氫項目方面，缺少系統性大規模示范及電氫融合技術研究。

2）我國近10年應著力對AE和PEME制氫技術進行攻關，力爭2030年AE制氫技術電解效率達到75%、電堆電流密度達到0.3A/cm2@1.54V，設備成本降至800元/kW，壽命達到100000h；PEME制氫技術電解效率達到78%、電堆電流密度達到2.0A/cm2@1.54V，設備成本降至4 000元/kW，壽命達到100000h。

同時提出了三個主要技術開發課題：高效堿性水電解制氫技術，高效長壽命低成本MW級質子交換膜電解水制氫系統和P2G場景下高效、長壽命電解水制氫技術課題研究。

3）當前可再生能源電解水氫氣平準化成本在20~40元/kg，高成本制約了清潔氫的產業化。度電成本、運行負荷、制氫效率與設備成本是電解水制氫技術降本的關鍵因素。

4）電解水制氫技術的規模化需要國家引領、技術攻關、企業合作、產業協同等各方面協同推動。

本文編自2022年第11期《電工技術學報》，論文標題為“碳中和目標下電解水制氫關鍵技術及價格平準化分析”。本課題得到了國家重點研發計劃、國家能源集團科技創新項目和國華投資公司科技創新項目（碳中和愿景下公司氫能發展路徑研究）資助的支持。