自2017年日本提出构建“氢社会”，发布国家氢能战略路线图以来，氢能逐渐成为国际议程的新焦点，尤其在2019年12月第25届联合国气候变化大会后，发布国家氢能战略的国家激增。

根据中国氢能联盟大数据平台统计，截至2020年底，占全球GDP52%的27个国家中，已有16个制定全面的国家氢能战略，还有11个国家正在制定国家氢能战略。各国将氢能视为深度脱碳及实现清洁能源转型的重要途径，着力部署大规模电解水制氢产业与技术开发，扩大以可再生氢为代表的清洁氢在工业、交通、发电与建筑等领域的应用，推动经济绿色发展。

我国于2020年12月率先发布《低碳氢、清洁氢与可再生氢标准与评价》。2020年，欧洲提出300亿欧元的2×40GW绿氢行动计划，在欧洲和北非开展大规模可再生能源电解水制氢示范[8]。澳大利亚计划2050年绿氢产能达到3 000万t/年[9]。仅2020年，我国公布规划的可再生能源制氢项目就达28个。据此测算，到2030年，全球电解水制氢装备的市场规模超过3000亿元，绿氢市场贸易规模超过1万亿元。

根据国际能源署（IEA）的统计，当前全球氢气需求量约11500万t，几乎全部来自于化石能源。可再生能源电解水制氢方式生产的低碳清洁氢占比不足1%。从技术路线来看，电解水是一种绿色环保、生产灵活的制氢技术，其产品纯度高，技术相对成熟，并且可利用光伏发电、风力发电等可再生能源实现氢气的大规模制备，是实现我国碳中和目标的重要技术之一。

但我国电解水制氢技术也面临着瓶颈：

一方面，我国在电解水制氢关键技术方面与国外尚有差距，虽然碱性电解水制氢技术在我国历史悠久，但在氢能成为全球能源革命战略技术之前，电解水制氢技术仅少量应用在浮法玻璃、半导体等行业，主要作为保护气使用，市场规模很小，导致该技术研发动力不足，整体性能较国外有差距。美国、日本、欧洲等国已制定了电解水制氢技术攻关路线图与关键技术指标发展目标，我国目前尚无电解水制氢技术路线的顶层规划，对国外当前技术水平差距缺乏量化对比分析。

另一方面，电解水制氢技术还面临氢气成本较高的问题，成为现阶段可再生氢大规模部署的主要障碍。

国华能源投资有限公司、北京国氢中联氢能科技研究院有限公司、中国船舶重工集团公司第七一八研究所的研究人员刘玮、万燕鸣、熊亚林、陶志杰、朱艳兵，在2022年第11期《电工技术学报》上撰文，对电解水制氢技术进行综述，介绍包括美国、日本、欧洲等国家电解水制氢技术路线图和技术指标目标；然后深入分析国内电解水技术发展现状，并与国外技术水平进行了差距量化对标，在此基础上提出我国电解水制氢潜在的技术路线。

他们分析目前中国平准化低碳清洁氢成本，并且对中国2020~2050年平准化低碳清洁氢成本进行了预测。降低低碳清洁氢气平准化价格，需要从技术、商业模式创新等多方面协同发力，从而发挥其在能源转型及深度脱碳方面的作用。

团队根据研究成果，提出若干建议，希望为推动我国低碳清洁能源转型、碳中和目标实现、解决可再生能源消纳问题及加速氢能产业化进程提供参考依据，对我国低碳清洁氢产业与技术的发展提供指导。

1）电解水制氢技术方面，我国碱性电解水制氢技术成熟，市场份额高，核心电解槽已实现国产化，但隔膜和电极国产化零部件技术水平较国外有差距，导致电流密度与电解效率低于国外水平，但国内设备成本优势明显。

由于国内质子交换膜电解水制氢技术刚刚起步，性能尤其是寿命尚缺乏市场验证，整体上落后于欧美。核心部件电解槽尚未完全实现国产化，其中质子交换膜依赖进口，国内虽具备膜的生产能力，但膜树脂、膜溶液等原材料多为进口。在可再生能源电解水制氢项目方面，缺少系统性大规模示范及电氢融合技术研究。

2）我国近10年应着力对AE和PEME制氢技术进行攻关，力争2030年AE制氢技术电解效率达到75%、电堆电流密度达到0.3A/cm2@1.54V，设备成本降至800元/kW，寿命达到100000h；PEME制氢技术电解效率达到78%、电堆电流密度达到2.0A/cm2@1.54V，设备成本降至4 000元/kW，寿命达到100000h。

同时提出了三个主要技术开发课题：高效碱性水电解制氢技术，高效长寿命低成本MW级质子交换膜电解水制氢系统和P2G场景下高效、长寿命电解水制氢技术课题研究。

3）当前可再生能源电解水氢气平准化成本在20~40元/kg，高成本制约了清洁氢的产业化。度电成本、运行负荷、制氢效率与设备成本是电解水制氢技术降本的关键因素。

4）电解水制氢技术的规模化需要国家引领、技术攻关、企业合作、产业协同等各方面协同推动。

本文编自2022年第11期《电工技术学报》，论文标题为“碳中和目标下电解水制氢关键技术及价格平准化分析”。本课题得到了国家重点研发计划、国家能源集团科技创新项目和国华投资公司科技创新项目（碳中和愿景下公司氢能发展路径研究）资助的支持。