氫能產業的發展和競爭日趨激烈，尤其是在制氫設備端，風電、光伏等新能源設備制造企業紛紛跨界進入之后，制氫設備的同質化程度高企。如何選對技術路線，成為制氫設備廠商突圍的關鍵。堿性電解槽技術經過幾十年的發展，如今技術創新進入瓶頸期，當下制氫設備端的電解槽是時候走上技術迭代的分水嶺，或許從這些制氫設備的頭部企業的技術布局能窺視到電解槽技術未來的發展方向。
當前制氫技術中，主要有4種，分別是堿性電解（ALK）技術、PEM電解技術、AEM電解技術和SOEC電解槽技術。這四種技術各有千秋，而其中最主流的技術是堿性電解（ALK）技術。（ALK）技術的市場占有率約九成，其主要是利用鎳網作為電極、PPS材料作為隔膜，雖然這種技術已經有上百年的歷史，但存在結構性限制因素，比如電極與隔膜之間有較大間距、電流密度較低、隔膜的承壓能力差、體積較大等。
氫能匯（微信公眾號：h2-2005）了解到，根據主流廠商規劃，國內到2025年國內電解水制氫設備總產能有望超過65GW。2023年新增共186項。目前，已披露的綠氫產能總量達489萬噸/年（不含廢止項目），產能集中于內蒙古、河北、新疆、甘肅等西北地區。
國內堿性電解槽技術源于中船718所，早期718 所、蘇州競立、天津大陸“老三家”企業三分天下，時至今日，堿性電解槽玩家主要包括三類：第一類是“老三家”企業，包括天津大陸、中船派瑞氫能、考克利爾競立、康明斯等；第二類是跨界布局的新能源企業，包括陽光氫能、隆基氫能、三一氫能、華光環能、天合元氫；第三類是新入局者，包括廣東盛氫（昇輝科技子公司）、雙良節能、氫器時代、京電設備、長春綠動、氫輝能源等。
大部分企業選擇堿性電解（ALK）技術，首先看到的是該技術成熟度高且穩定可靠。其主要優勢在于電解槽的壽命較長，運行成本相對較低，且對原料水的純度要求不高，這使得ALK技術在大規模制氫項目中具有較強的競爭力。
盡管堿性電解（ALK）技術是市場的絕對主流，目前的技術路線比較穩定，但因其入行的門檻不高，目前在技術上能創新的點在于可再生發電的適應性和安全性的提升，但這類創新給產品帶來的降本空間和性能空間的提升都不太大。正因如此，已經有一些企業瞄準了PEM技術。
由于PEM啟停速度快，由于政策的支持加上多年PEM的研發，PEM產品的成本降幅明顯，和堿性電解槽的成本差距不大，性能和耐久性等也和堿性同樣可以一爭高下。目前已經有多家氫能設備廠商發布了PEM產品。
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今年2月，清能股份、陽光氫能均發布了大標方PEM電解槽。清能股份1MW的PEM電解槽憑借3.6-4.3kWh/ Nm3H2優秀能耗表現、0.223m3高度緊湊的體積業內備受關注；
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陽光氫能300 Nm3/h PEM電解槽工作壓力高達3.5MPa；獨創的一體化結構與多功能流場設計，使額定直流電耗低于4.15kwh/Nm3 H2，設備負荷調節范圍達5%-110%，負荷調節速率10%/s，在對動態性能調節要求更高的場景下，具有顯著優勢。
圖片來源：中國氫能展會組委會
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今年3月26日的北京“中國氫能展”期間，上海氫銳發布了系列高效PEM電解槽，已經實現了從5標方到250標方的批量制造，單槽最大產氫量可達250 Nm3/h；幾乎同一時間，氫沄新能源創新推出了QYS-8 PEM電解槽，該產品電解槽能耗降低至4.2 kW·h/ Nm3，優于行業標準。
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今年5月上旬，興燃科技200 Nm3/h PEM電解槽下線，通過技術降本以及規模降本，設備制造成本可低于行業30%。到了5月下旬，新工綠氫也推出的“天制一號”PEM電解槽，從10-500方不等，產品具有產氫純度高，制氫成本低，對環境沒有任何污染等優點。
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不僅PEM新品不斷發布，PEM在項目中的應用也有成功經驗被挖掘。今年3月，億華通宣布其首個具有自主知識產權的PEM電解水制氫設備在新疆伊寧完成安裝調試，成功產出氫氣。這是億華通首套商業化示范的PEM電解水制氫設備。
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4月6日，華電科工承建的華電德令哈PEM電解水制氫示范工程宣布完成72小時連續試運，標志著國內首臺套單堆MW級PEM電解水制氫裝置實現商運，并且在試運行期間，整套裝置運行穩定，各項運行指標達到“精品機組”優良標準，具有重大科技與產業示范意義……
電解槽制氫設備除了ALK和PEM兩種之外，剩余的兩種技術依然處于試驗階段。在主流技術的ALK的市場競爭中，關于電解槽的形狀成為了新的競爭方式之一。傳統圓形，創新方形的堿性電解槽到底誰更先進？
氫能匯（微信公眾號：h2-2005）了解到，目前發布的大標方堿性電解槽新品大部分采用的是金屬圓形帶壓技術路線，這也是國內堿性電解槽最主流的技術路線之一。金屬圓形帶壓電解槽采用拉桿緊固設計，耐壓性更好，密封性也更高。而對電解槽內部加壓，能夠降低電解水產生的氣泡，更易降低電耗。而且在某些應用場景下可以直接省去氣體壓縮設備，節省設備投資和中間操作環節。金屬圓形帶壓技術路線的相關產業鏈配套也相對成熟得多。
但自從市面上出現了方形的堿性電解槽，人們就開始關注起這種創新模式，也有一些企業開始在方形電解槽領域小試牛刀。
方形電解槽之所以熱了起來，并不是人們對方形的偏愛。而是方形電解槽確有獨到之處。因為常壓方形電解槽采用的是成熟的氯堿電解槽工藝，運用零間隙技術，電極與隔膜幾乎做到零距離，減小了溶液電阻；采用低壓運行條件以及方形槽結構，優化電解液流場，促進氣泡流通，減小了氣泡電阻，安全性也更好，針對風電光伏波動性電源適應能力也更強。?而且，這種技術路線的堿性電解槽的單元槽之間互相獨立，更有利于后期拆裝和檢修。
國外的大標方電解槽典型產品有蒂森克虜伯的堿性電解槽，國內也有愛德曼、海德氫能、三一氫能、億利氫田、藍拓氫能等眾多企業在布局方形常壓電解槽。
近年來，浙江菲爾特、漢氫科技等企業向市場推出了無極框技術的方形堿性電解槽，顛覆性地摒棄了傳統的極框結構，將電極片也做成方形，大大減少了原料的用量和電解槽的體積，其占地面積僅為同等生產能力下傳統電解槽的三分之一，解決了傳統電解槽重量大、體積大、運輸不便的問題。
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2022年8月，海德氫能發布新一代電解水制氫系統“氫舟”，氫舟?實現了3.98kWh/Nm3的實測電耗，制氫效率可達80%以上。動態性能方面，氫舟?實測性能實現20-110%的負荷范圍，系統加/減負荷速率可達5%/s，具備更強的綠電適應性。
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2023年12月8日，三一氫能在長沙三一智聯重卡產業園舉辦了“氫啟未來 智造非凡”的新品發布會，其S系列3000標方方形電解槽的首次亮相。
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日前，藍拓氫能完成了山東省首臺1000標方方形常壓電解槽測試。藍拓氫能掌握的電解水制氫高可塑性復合隔膜生產技術，具有面電阻小、強度高等優勢，各項指標超出進口同類產品。
不同企業的方形電解槽產品
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2024年5月29日，藍昆氫能重磅發布模塊化常壓方形電解槽新品。據悉，藍昆氫能首臺1000Nm3/h模塊化常壓電解槽，采用自主設計的零極距極板結構和低液阻分布式流道，匹配高親水、高泡點、低電阻、耐腐蝕復合隔膜，依托分布式耦合、多層級聯動的數字化控制系統，兼顧波動性高適應性好、安全性高、制氫效率高、能耗低等特點。
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2024年8月16日，希倍優氫能正式發布了“山川-1000”和“山川-2000”兩款矩形ALK堿性制氫裝備。據官方披露，該款裝備具備超大標方、超低能耗、超低負荷優勢，采用雙模塊設計，最大可擴至3000 Nm3/h，額定工況0.5 A/cm2下，直流能耗可達4.0 KWh/Nm3H?，可在15%超低負荷下長期穩定運行……
方形電解槽呈現上升態勢，除了企業布局之外，也又項目為方形電解槽拋出“橄欖枝”。今年5月16日，鄂爾多斯市伊金霍洛旗圣圓能源風光制氫加氫一體化項目發布招標公告，計劃采購3000Nm3/h方形堿性電解槽。這是方形電解槽在項目招標段一次規模化的嘗試，有可能為后續項目的招標作出指引。
綜上所述，電解槽產業的技術發展經歷了數十年的時間，科技創新方面做得并不充足，大部分企業在低技術門檻的領域布局，雖然一些企業對電解槽新技術研發已經開始發力，但對于降低制氫成本來說，依然有很漫長的路要走。
到底氫能設備企業會選擇怎樣的技術路線，從目前看，前景并不是特別明確，很多企業都在多技術路線布局。氫能匯（微信公眾號：h2-2005）認為，當前氫能設備企業競爭非常激烈，同質化競爭給產業的發展帶來嚴峻的挑戰。大部分企業很難拿出更多的資金投入科技研發領域，因此對于當前制氫技術創新來說，或許通過國家政策和資金支持，發揮企業和科研院所共研共創的創新方式，或許是解決當前制氫設備端技術進步速度不高的一條路徑。
原文始發于微信公眾號（氫能匯）：電解槽技術誰是主流？設備廠商押寶哪種？
