电解槽迭代速度已超出预期。

在早期的绿氢项目中，国内电解槽遇到了一些不适配的难点。比如风光波动条件的认知不明确、技术参数标准不统一等。

近两年，国内电解槽展开了迅速迭代。自2021年国内新疆库车项目开启了规模化风光制氢实践以来，电解槽布局企业快速增多，高校科研成果涌入市场，推出了更多的新方案、新路线。

能景研究调研发现，无论是技术方案上，或是性能表现上，中国制氢电解槽技术相较绿氢项目应用早期均已发生了较大进步。制氢电解槽技术的发展可以说已经迈入了第二阶段。

01 碱性电解槽：由虚向实性能突破，方形赛道逐渐火热

近两年，国内碱性电解槽技术更加符合波动性风光制氢场景的需求。国内碱性电解槽技术相较比较成熟，但早期的产品和技术主要针对稳定的网电制氢场景，与波动性的风光制氢需求不匹配。在中石化库车项目等先行项目的牵头示范下，逐渐明确了风光制氢场景下的能耗、启停、控制等要求，碱性电解槽随之展开了迅速迭代。

新的市场需求之下，各家企业的应对方案和突破方向不尽相同，总体上呈现了4项显著的突破：

单槽“大型化”的界限不断打破。

2022年，国内下线了首台单槽2000 Nm3/h的碱性电解槽。2023年，下线了首台单槽3000 Nm3/h的碱性电解槽。2024年，下线了首台单槽5000 Nm3/h的碱性电解槽，此外同年发布的新品中2000 Nm3/h以上规格的碱性电解槽占比超过50%。

高电流密度电解槽方案开始涌现。

传统设计的碱性电解槽的电流密度一般在3000 A/m3左右。2024年国内9家厂家推出的碱性电解槽新品的电流密度可以提高到4000 A/m3水平，部分厂家披露电流密度可达到6000 A/m3乃至10000 A/m3。部分厂家通过电极材料等创新来突破高电流密度下的能耗限制，如某电解槽新品披露当电流密度达到4000 A/m2时的制氢能耗约4.0 kWh/Nm3。

性能指标逐渐脱虚向实。

以制氢能耗指标为例。2023年部分企业披露降至4.0 kWh/Nm3以下，但测试标准不统一。2024年企业披露制氢能耗时较多开始提供电流密度参照点，部分产品在中低电流密度，比如2500 Nm3/h或3000 Nm3/h下能耗降至3.9 kWh/Nm3以下，满负荷时能耗水平达到4.3 kWh/Nm3左右。

方形槽路线布局逐渐普遍。

据调研，目前国内布局方形槽的企业已不下10家。2024年国内至少4家电解槽企业公开推出方形电解槽新品。其中有2款采用带压设计，目的是减少后期氢气加压投入。部分电解槽设计电流密度达到10000 A/m2水平。

能景研究认为，现阶段国内的碱性电解槽，无论是在能耗、启停控制等技术指标上，还是在对风光波动制氢新场景的适应性上，均已迥异于早期刚刚进入绿氢赛道的阶段。而且随着新材料与新结构的入场、智能化控制策略的升级等，碱性电解槽仍有较大的进步空间。

02 质子交换膜电解槽（PEM）：国内供应链逐步建立，更多新品同台竞技

近两年，国内PEM电解槽赛道的热度迅速升温。随着燃料电池企业的涌入，以及供应链的发展成熟，PEM电解槽也逐渐有了碱性电解槽类似的“组装制造”的产业基础。

据能景研究统计，2024年国内有相关报道的PEM电解槽新品数量可达17款，相较2023年的5款左右实现了大幅增长。

面向规模化风光制氢应用的需求，行业内PEM电解槽的开发既表现出了碱性的“大型化”等趋势，也在风光波动适应性的专长上继续深挖：

装备规格朝“大型化”快速突破。

自2020年左右国内发布了首台套兆瓦级的 PEM电解槽以来，2023年国内发布了首款200 Nm3/h的PEM电解槽，到2024年国内发布的新品中有16款超过200 Nm3/h，其中8款披露可达到500 Nm3/h。

电流密度等性能指标持续提升。

受催化剂、膜电极工艺等的发展限制，国内PEM电解槽的电流密度一般处在1.5 A/cm2（即1.5万A/m2）左右，落后于海外头部水准。2024年，国内发布的PEM电解槽新品中有多款的电流密度突破到2 A/cm2以上，部分达到3 A/cm2级别。

创新型及差异化设计方案增多。

如在产品规格上，2024年国内多款产品采取了多槽并联的模块化设计理念，以200 Nm3/h左右的槽体为单元，并联后系统的规格可达到600 Nm3/h至1000 Nm3/h。在性能指标上，部分产品突出了PEM电解槽的“高压差”优势，阴极侧和阳极侧气压差可达1.6 MPa，部分产品可达3.2 MPa。

能景研究认为，中国PEM电解槽将受益于在科研上的积累。随着国内质子交换膜、催化剂等的供应链发展，国产PEM电解槽不仅仅会在量产化和价格上形成国际优势，在“专精特长”上也拥有较大潜力。

03 阴离子交换膜电解槽（AEM）：膜与槽相继涌现，产业化初见端倪

近两年，阴离子交换膜电解槽赛道实现了产业化的突跃。2023年，国内AEM相关企业不足5家。到2024年，国内至少有14家企业公开发布了AEM电解槽新品，10家以上披露了AEM膜产品的动态。现阶段，各家碱性、PEM以及新进槽商多数开始涉足AEM电解槽研发。

国内AEM电解槽的性能表现初步具备碱性与PEM路线优势结合的特点。根据调研，现阶段国内AEM电解槽电流密度主要在10000 A/m2水平，高于碱性电解槽主流的3000 A/m2，低于PEM电解槽主流的15000 A/m2。最低负荷一般可达5%~10%，工作压力一般在3 MPa以上，与PEM电解槽相近。

各家产品在技术路线上呈现出多元化的特征。

一是在电解槽系统设计上，呈现“多台并联”与“单台大型化”路线并行特点。

面向制氢加氢一体站、绿氢项目等场景，部分厂家采用以数百台0.5 Nm3/h的小型模块化系统并联的方式提高产氢量。2024年国内最高实现了400台模块并联以达到1000 Nm3/h产氢量。

也有厂家采用单台大型化的设计方案。2024年国内发布的AEM产品首次突破到单台100 Nm3/h的规格。

二是在核心AEM膜的材料上，呈现多路线同台竞争的特点。

AEM树脂材料是AEM电解槽最核心的技术难点之一，主要由导电官能团和骨架组成。其中导电官能团有哌啶阳离子、季铵化阳离子等路线，骨架有聚芳基骨架、全饱和碳氢骨架等路线。不同的设计方案下在导电性、材料寿命、机械强度上呈现出不同特征。

2024年，厦门大学、合肥工业大学等不同来源的成果相继展开了产业转化，至少10家企业推出了制氢AEM膜产品，路线选择各有特点。

能景研究认为，AEM技术正在快速接近规模化应用。但AEM技术的复杂性仍在，且技术路线的多元化和复杂性也给市场验证带来了更高要求。可以预见，AEM电解槽的成熟仍要经过一定的时间，以对不同的产品路线进行验证、筛选。

来源：能景研究

       原文标题 : 洞见|中国电解槽技术发展进入第二阶段