革新电解制氢技术：从碱性到PEM的绿色革命
PEM电解槽以其电流密度高和灵活性而引人注目，如沽源风电制氢项目采用的PEM电解槽，搭载全氟磺酸膜，其效率和纯度达到了前所未有的高度，能快速响应可再生能源的波动。欧盟和美国正积极推动规模化应用，中国船舶集团和苏州竞立等国内企业也积极参与其中，展现了PEM技术的商业化前景。
全球范围内的PEM电解项目正在迅速扩大，比如Proton Onsite的MW级示范项目，其市场份额超过70%，单槽规模可达到5 MW。日本和加拿大的大规模项目进一步证实了PEM技术的实用性。尽管成本较高，但催化剂、膜电极等组件的研发成为降低成本的关键。阳极腐蚀问题仍需解决，Ir是主要催化剂，而DuPont和Dow等公司的产品在市场中占据主导地位。研究焦点在于优化质子交换膜、开发复合材料和无氟替代品，以提升性能并降低成本。
例如，3M的NSTF电极采用Ir和Pt催化剂，适应酸性环境高电位电解，Proton公司通过喷雾沉积法减少催化剂团聚，保证了电极性能的稳定性。膜电极的制备方法，如电化学沉积法，也在不断优化，以改善催化层和气体扩散层。然而，双极板的防腐问题和电解槽的稳定性挑战仍待解决，目标寿命达到9万小时。
高温SOEC技术虽然能利用高温热源如核能、地热制氢，但材料稳定性和密封性的技术难题仍需突破。目前，SOEC技术正处于实验阶段，各国研究机构如中国、美国和日本都在积极探索。要降低电解水制氢的成本关键在于减少电力消耗，随着可再生能源价格的下降，电解槽成本有望与太阳能光伏产业同步降低。
在国内，特别是在电价较低的环境下，电解水制氢经济性显著，PEM电解法因其响应速度快，适应性广，成为可再生能源的理想伙伴。然而，与AWE相比，其成本优势尚不明显。深入研究PEM电解水制氢的成本分析和技术详解，无疑将推动这一绿色技术的广泛应用和发展。