近日，在國際權威機構SGS全程見證下，蘭石集團自主研發的1000Nm3/h高效低成本PEM電解水制氫系統，完成72小時工業性試驗，各項性能指標均優于設計標準，標志著蘭石集團在大標方PEM電解水制氫裝備領域達到國內領先、國際一流的裝備研發制造水平，為推動甘肅省新能源資源優勢轉化為氫能產業發展優勢進一步奠定裝備基礎。

在風光電資源向氫能產業轉化的進程中，PEM 系統的核心優勢在于其毫秒至秒級的動態響應能力和5%至120%的寬負荷調節范圍，使其能夠緊密跟隨光伏出力和風電功率的瞬時波動，將間歇性、不穩定的綠電實時轉化為高純度（≥99.99%）氫氣，真正實現“綠電應發盡發、波動應消盡消”，從根本上解決了風光電并網消納難、棄電率高的瓶頸問題。相較于ALK系統受限于電解液熱慣性和低負荷安全邊界、難以適配波動性電源的固有不足，PEM 技術為構建“源-網-氫-儲”一體化綠氫體系提供了關鍵裝備支撐，是打通可再生能源規模化制氫“最后一公里”的核心技術路徑，對于我國落實“雙碳”戰略目標、推動能源結構綠色轉型具有重要的產業價值和戰略意義。

近幾年，我國在PEM制氫關鍵技術方面取得了顯著成效，槽規格不斷突破，多家企業推出了單槽產氫量200m3/h(標準狀態)以上的產品，其中國家電投集團氫能科技發展有限公司單槽產氫量高達400m3/h(標準狀態)。電解槽作為整個PEM制氫系統的核心組件，由數個單電池在電氣上串聯，在液壓上并聯，采用壓力板固定單電池組件，并通過螺栓提供夾緊力，確保電解堆的性能，目前國內最大單槽規模為2MW。膜電極被稱為電解槽的“心臟”，主要采用CCM工藝，將催化劑涂覆在質子交換膜的兩側。國內PEM膜電極的生產廠家已有數十家。高工產業研究院(GGII)的調研結果顯示，國內中小型商用PEM電解槽所使用的質子交換膜已基本實現國產化，基本使用的是全氟磺酸膜，代表廠商有東岳未來氫能、科潤新材料、武漢綠動等。催化劑國產率突破20%，其中陽極催化劑多為氧化銥，陰極催化劑多為鉑碳，中科科創、濟平新能源、枡水科技等為主要的催化劑研發生產企業。浙江菲爾特、玖昱科技等雖然已經布局氣體擴散層領域，但當前90%以上仍然依靠進口，目前陽極氣體擴散層以表面涂覆貴金屬的鈦氈為主，陰極選用碳紙。雙極板基本實現國產化，通過沖壓或蝕刻工藝制備，以鈦雙極板為主，表面涂層為貴金屬，浙江菲爾特和金泉益生產的雙極板在性能和壽命方面表現良好(見表1)。

整體來看，國內PEM電解槽零部件供應鏈逐漸形成，同時在電流密度、能耗、貴金屬用量等方面均有所提升，但其性能、壽命和成本仍是大規模商業化應用的主要制約因素。

1.性能不足

國內生產的PEM電解槽單槽最大制氫規模為400m3/h(標準狀態)，相比于國外單槽1000m3/h(標準狀態)尚存在較大差距。此外，關鍵組件與國際先進水平也存在一定差距，尤其是在電流密度、電堆直流能耗、冷啟動時間、陽極催化劑載量等方面相對滯后。國內外關鍵組件技術水平對比見表2。

 表2   國內外關鍵組件技術水平對比

2.壽命較短

影響電解槽壽命的因素較為復雜，往往單個因素就會誘發出現多個不利狀況。從單一因素來講，首先，質子交換膜在使用過程中可能會發生機械衰減、化學衰減和熱衰減，導致膜的降解失效，機械衰減可以通過規范操作避免，但是后兩者是不可逆轉的。其次，陰陽極催化劑在長時間使用后，會發生溶解、剝落、中毒、團聚現象。此外，雙極板在高電位、高濕度、富氧富氫的環境中，容易發生氫脆、鈍化和腐蝕現象，這些都會影響電解槽的使用壽命。當然，輸入功率的波動性、水質不純、運行異常等也會對壽命產生負面影響。從連鎖效應來講，組件的腐蝕會產生雜質離子，雜質離子會加速膜的降解和催化劑的失效，進而導致槽壓升高，槽壓升高又會加快組件腐蝕，最終嚴重降低電解槽的使用壽命(見圖1)。目前，國內PEM電解槽的壽命尚未經過實際工況的驗證，實驗室測試在50000h左右，相比于國外60000～80000h差距明顯。

圖1  PEM電解槽壽命主要影響因素

3.成本過高

電解槽是PEM電解水制氫系統中成本占比最大的部分，高達76%，其中膜電極和雙極板總占比超過60%(見圖4)。陽極催化劑中使用的銥全球年產量不超過10t，價格穩定在1000元/g以上，大規模部署應用后銥的使用可能會成為瓶頸。此外，鉑的年產量約為200t，近幾年價格穩定在250元/g。貴金屬的使用不僅限于電極催化劑，為了適應高電勢和強酸性條件，電解槽陽極側的雙極板和氣體擴散層一般也選擇貴金屬鉑或金作為涂層材料。2023年國內電解槽市場均價在890萬元/MW，高于國外的800萬元/MW。據氫云鏈統計，國內PEM設備的系統價格為5800～9850元/kW，遠高于國外售價(2800～6000元/kW)。

圖2  PEM制氫系統成本占比

4.關鍵技術發展方向

可再生能源制氫已進入發展的快車道，我國雖然在材料、組件、系統集成方面均取得了實質性進展，但在關鍵性技術、效率壽命提升、經濟性方面與國際先進水平仍存在一定差距。未來PEM制氫系統必然朝著大規模、大功率、高壓差方向發展，PEM電解水制氫技術將繼續圍繞高性能、長壽命、低成本展開攻關，必須在實際工況下取得衰減機制、基礎技術、創新性材料開發和低成本組件的突破。

(1)提升性能

電流密度直接決定電解槽的功率密度和單位電耗。隨著電流密度升高，電解槽功率密度增大，生成1kg氫氣的耗電量降低，能耗成本隨之下降。提高電流密度的核心在于降低電解槽內阻。其一，降低質子交換膜厚度，確保更高效的質子傳輸能力；其二，立足于改善三相界面上的質子、氣相、液相的傳輸能力，增加膜電極面積，優化膜電極的結構和催化劑的雙側涂覆工藝，以保證更高效的催化活性和傳質能力；其三，通過優化電解槽流道設計、組件組裝工藝以及增加適當的夾緊力等，減少零件數量，使電解槽結構更緊湊，降低組件間的接觸電阻。

在同等電流密度下，適當增加工作溫度能夠降低陽極反應的過電勢和電解槽的工作電壓，提高電解效率。另外，電解槽內部溫度的上升，有利于縮短PEM電解槽冷啟動時間，提高制氫系統響應速率。鑒于質子交換膜在超過80℃的溫度下結構穩定性變差，短期內可通過提升電流密度等方式，將電解槽的工作溫度穩定在80℃左右，同時需要開展質子交換膜的合成及改性技術研究，提升其機械性能。關鍵組件發展技術目標見表3

表3  關鍵組件發展技術目標

(2)延長壽命

PEM制氫系統壽命主要是指電解槽的耐久性，PEM電解槽的正常壽命預期在20～30年，在正常維護、不進行大修的情況下，系統運行壽命將會超過50000h。為了盡可能延長系統使用壽命，一方面要延緩質子交換膜、催化劑及載體、雙極板等衰減失效過程，延長各組件的使用壽命(見表7)；另一方面需要結合實際工況，建立組件、電解槽乃至整個系統的全生命周期評估模型。

風光等可再生能源輸出波動范圍非常大，因此要求制氫系統的負荷范圍盡量寬，從而盡可能提高可再生能源的利用率。需要加快建立組件和電解槽的加速衰減測試協議，探索在波動電源下電解槽組件的衰減機制和評估分析手段，提高各組件的熱力學和電化學性能，解決不同輸入特性下PEM電解槽的長期穩定性問題。此外，目前我國PEM電解水制氫已經邁入10MW級別示范應用階段，隨著我國新能源發電量項目的建設投產，吉瓦級PEM電解水制氫系統的應用指日可待。電解槽向大標方、長壽命發展過程中需要攻克材料和制造工藝難題，尤其是要關注膜電極的涂覆工藝、水熱管理、流場設計和密封設計，保證生產的一致性、穩定性。

(3)降低成本

降低電解槽成本的關鍵在于減少貴金屬催化劑用量和提高非貴金屬的利用率，膜電極和雙極板涂層是貴金屬的主要應用方面。近幾年來，低載量貴金屬催化劑的開發有所進展，但是受限于制備技術和性能表現，尚未得到商業化應用。在進一步研究中，一方面要引入非貴金屬成分，降低貴金屬的使用量，同時也要積極探索非貴金屬替代技術，明確過渡金屬在實際應用中的性能。另一方面需要結合實際工況，提升催化劑的性能和大規模制備工藝，優化膜電極的涂覆工藝。另外，鈦作為目前陽極雙極板的主流材料，表面需要涂覆鉑或金，成本較高，需要相關技術研發以降低鈦氈厚度，實現非貴金屬表面涂覆。在全生命周期內，需要對輔助系統進行控制技術、操作技術和維護技術的優化升級，通過協調多個模塊，精確實時控制壓力、溫度、流量等參數，確保全系統的故障檢測、預測保護。還需要通過設備容量優化、簡化附件等，降低系統成本。

氫氣的壓縮是PEM制氫系統成本的另一重要組成部分。工作壓力是由電解槽中的電化學過程產生的，對于大多數應用場景，氫氣必須進一步壓縮后才能運輸、存儲或使用。PEM制氫系統的出氫壓力越高，后續與壓縮機運行相關的能源成本越低。在未來增壓運行的情況下，對質子交換膜的性能要求將會更高，機械特性的維護將成為重要一環。質子交換膜的機械強度是由陽極氣體擴散層支撐的，需要根據氣體擴散層的孔結構和孔徑分布對氫氣和氧氣脫附的影響機制，對相關結構進行優化生產。同時，需要加強質子交換膜的開發設計，以期實現高安全性、高耐用性、高運行率。另外，需要確立高可靠性的密封技術，包含單元內和單元間密封，以應對氫氣的高速高壓生產。

(4)評價分析技術發展方向

PEM電解水制氫尚屬于新興產業，大多數PEM電解水制氫設備評價分析企業是燃料電池跨界的，部分高校和科研院所也會臨時搭建規模較小的測試臺架。在電解水制氫領域的各環節開展評價分析技術研究，作為評價依據，對降本提效具有重要意義(見圖3)。其一，材料性能評價標準化、適用性判斷和實際評價技術需要建立完善；其二，膜電極性能和耐久性評價技術、加速老化測試標準開發、耐久性模擬技術、關鍵組件老化衰減機制及原位診斷技術、氣泡吸脫附和多相流動行為測試分析技術等需要進一步提升；其三，大功率電解裝置性能測定和系統壽命預測評價技術需要規劃部署。

圖3  PEM電解水制氫技術降本提效路徑圖

5.發展建議

(1)以提升電流密度、適當升高工作溫度為核心，開展相關技術研究和工藝升級，實現PEM電解水制氫技術的性能提升。

(2)從設計優化制備裝配工藝、提高各組件穩定性、建立評估分析模型等多個維度，提升不同輸入特性下PEM電解槽的壽命。

(3)加快非貴金屬替代技術研究、輔助系統優化、提高設備工作壓力，進一步降低PEM電解水制氫設備的成本，推動大規模商業化進程。

(4)開展從材料、組件到系統的評價分析技術研究，提高生產過程的安全性和可靠性，以帶動PEM電解水制氫工藝流程、技術裝備的升級。

2026年4月，吉林省明確將“綠氫+綠色燃料”作為高質量發展的核心增長極，正加速打造?全國最大的綠色液體燃料供應基地。

為搶抓產業風口、凝聚行業共識、鏈接政產學研資源，特舉辦 “2026 第五屆中國綠氫氨醇技術與應用發展論壇”。

大會立足吉林、輻射全國，聚焦綠電、綠氫、生物質氣化、綠氨、綠色甲醇、綠色航煤等前沿技術，深度探討其在電力、化工、工業等領域的減碳降碳應用場景與商業化路徑，全面推動我國能源綠色低碳轉型與高質量發展。

PART.1

【會議主題】

綠氫領航?氨醇賦能 —— 共筑能源安全與低碳新生態

PART.2

【會議時間】

2026 年 6 月 24 日 - 26 日（周三至周五）

PART.3

【會議地點】

中國?長春

PART.4
【同期活動】氫氨醇重點項目實地參觀

PART.5

【組織形式】主 辦：中國氫能100人論壇 | 吉林省風能太陽能學會

承 辦：氫能觀察 |氫能項目情報

規 模：300人

協辦單位（擬邀）

中國電建吉林省電力設計院、中國能建東北電力設計院、中石油吉林化工工程有限公司、京能國際東北分公司、中能建松原氫能產業園、吉林大學、中科院應化所、國網吉林公司、吉電股份、華能吉林公司、上海電氣綠源科技（吉林）有限公司等（排名不分先后）

熱點議題

綠氫氨醇產業政策與區域布局：涵蓋 “十五五” 產業布局、政策紅利，以及吉林省本地綠氫氨醇政策解讀與未來規劃。

綠氫消納場景協同：涵蓋航空（SAF 燃料）、船運、電力、鋼鐵、化工、儲能、零碳交通等多領域應用實踐與探索。

綠氫氨醇項目商業化驗證與應用：重點涉及中能建松原氫能產業園、吉電股份大安項目、上海電氣洮南項目等落地案例，以及技術經濟性、商業化驗證分析。

綠氫氨醇核心技術突破與研發：包括電解水制氫（堿性 PEM 技術、核心部件）、生物質氣化（循環流化床、高壓氣化、摻燒技術）等關鍵技術路徑及進展。

可再生能源與綠氫氨醇產業耦合：聚焦風光儲柔性制氫、可再生能源耦合制氫系統的優化與穩定性控制。

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四大核心宗旨，直擊產業痛點

政策解讀：權威拆解國家及地方綠氫氨醇最新政策、“十五五” 規劃紅利

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