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新能源|推开万亿氢能赛道的第一重门( 二 )


前两者生产氢气的技术无法摆脱对传统能源的消耗，虽然通过碳捕捉与封存技术（CCS）可有效降低化石能源制氢过程中产生的碳排放 。但长期来看，只有可再生能源电解水制备的“绿氢”才能实现真正的零碳排放 。
新能源|推开万亿氢能赛道的第一重门
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我国是世界上最大的制氢国，年制氢产量约3300万吨，其中，能达到工业氢气质量标准的约有1200万吨 。可再生能源装机量全球第一，在清洁低碳的氢能供给上具有巨大潜力 。
在未来，通过电解水可以将富足的可再生能源转化成绿氢，为建筑、交通、工业等高排放部门供给清洁环保的绿色原料和燃料，从而减少化石能源的使用，有效减少碳排放 。
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因此，未来绿氢的大规模生产，才是氢能产业实现深度脱碳的首要任务 。
不过，实际进展道阻且长 。根据IRENA的测算，全球仅有4%的氢气来自电解水制氢，其余均来自煤炭、天然气以及石油炼化领域 。
未能大规模推广的原因在于成本，电解水制氢的成本远远高于化石能源成本 。
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然而随着光伏、风电的进一步降本，到2030年国内部分可再生资源优势区域，其度电成本到达到0.1-0.15元/KWh，绿氢成本逐步下降到14元/KG左右，实现与灰氢平价 。
具备深度脱碳属性的绿氢无疑是更好的选择，大规模商用拓展便随之来临 。
02、PEM电解水技术电解水制氢的基本原理，是水分子在直流电作用下解离生成氧气和氢气，分别从电解槽的阳极和阴极析出，具体可分为碱性水电解、质子交换膜水电解（PEM）、阴离子交换膜水电解（AEM）以及固体氧化物水电解（SOE）四种技术路线 。
目前碱性水电解与PEM的产业化程度相对较高 。
碱性电解水技术最为成熟，其采用氢氧化钾水溶液作为电解质，以石棉为隔膜，分离水产生氢气和氧气 。
由于是碱性条件，因此可以使用非贵金属电催化剂，因此电解槽造价成本较低；但是，难以快速启动和变载，无法快速调节制氢速度，因此与可再生能源适配性较差 。
从技术角度看，PEM电解水技术具有独特优势，许多新建项目开始转向选择PEM电解技术，近年开始获得较多的市场份额 。
相较碱性电解水技术，PEM电解采用纯水电解，无污染、无腐蚀；其次，质子交换膜拥有更高的质子传导性，电解槽工作电流可大大提高，从而提升电解效率 。
同时PEM电解水技术能够提供更宽的负载范围和更短的响应启动时间，与水电、风电、光伏（发电的波动性和随机性较大）具有良好的匹配性，最适合未来能源结构的发展 。
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近年来，PEM电解水技术的推进逐步提速 。
2015年，西门子和林德气体在德国美因茨能源园区建成当时世界最大PEM电解工厂，额定装机功率达6MW，此后PEM电解项目数量和装机规模也在不断提升 。2020年，法液空完成在加拿大贝坎库尔的20兆瓦PEM电解水项目建设 。

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