2023-2028年中国氢气行业市场研究与发展战略规划分析报告
2023-2028年中国特种气体行业发展前景预测与投资战略规划分析报告
2023-2028年中国工业气体行业发展前景预测与投资战略规划分析报告
1、绿氢开启万亿氢能赛道，电解水制氢是实现3060目标的必由之路
氢能“去碳化”目标只能通过无碳能源生产“绿色的氢”才能实现，而电解水制氢是现阶段工业化应用制氢技术中最接近零碳排放的。目前，我国已经部分省市出台了相关政策来禁止煤制氢或者要求发展绿氢，如2022年5月浙江省印发的《浙江省能源发展“十四五”规划》明确提出，全面推进舟山绿色石化基地能效诊断，禁止煤制氢。根据相关资料预测，2035年、2060年我国非化石能源占一次能源消费比重分别有望达40%、81%，并且在2035年左右总规模超过煤炭，风能、太阳能则在2030年后有望成为主要的非化石能源品种，2060年占一次能源需求总量比重分别为31%和21%。
2、大规模应用电解水制氢为最终目标，降低用电成本为有效途径
电解水制氢的原理是在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。目前，我国电解水制氢的主要技术有碱性水电解（AWE）、PEM（质子交换膜）电解和和固体氧化物电解技术（SOEC）。
其中，AEC主要性能指标均接近国际进水平，设备成本较低，易适用于电网电解制氢，已实现大规模工业应用；PEMEC在技术、装置规模、经济性等方面与国际水平相比差距较大，但运行灵活性和反应效率较高，与风电和光伏的匹配性良好；SOEC的电耗低于AEC和PEMEC，但仅在国内实验室里完成验证示范，尚未实现大规模应用。
3、电解水制氢主要有4种技术路线
•电解水制氢主要有碱性电解（ALK）、质子交换膜电解（PEM）、固体氧化物电解（SOEC）和阴离子交换膜（AEM）四种方法。
•碱性电解（ALK）是在碱性电解质溶液（通常为KOH）中完成的电解过程，OH-离子经隔膜到达阳极，失去电子产生O2，水在阴极得到电子，产生H2和OH-。
•质子交换膜电解（PEM）是对纯水进行电解，H2O分子在阳极氧化生成氧气和H+离子，H+（质子）在电场作用下通过质子交换膜迁移至阴极并发生还原反应生成氢气的方法。
•固体氧化物电解（SOEC）是在高温状态下将水蒸气电离生成氢离子和氧离子，分别在电极上生成氢气和氧气的过程，其反应温度通常在600℃以上，适用于产生高温、高压蒸汽的光热发电系统。
•阴离子交换膜电解（AEM）通常采用纯水或低浓度碱性溶液作为电解质，反应过程为：OH-经交换膜到达阳极生成水和氧气，水分子在阴极生成OH-和氢气。
制氢是氢能产业链最上游的一环，利用光伏发电、风电和水电等可再生能源规模化电解水制氢是重要的“绿氢”生产路径。2022年，电解水制氢产量144万吨。
图表：2018-2022年中国电解水制氢产量情况
数据来源：中国氢能联盟、中经百汇研究中心
电解水技术与光解水、热化学制氢的不同特点：电解水技术成熟、设备简单、无污染，所得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种场合，缺点是耗能大、制氢成本高；光解水技术目前难点是催化剂研制；热化学循环制氢系统更复杂，但制氢效率较高，结合可再生能源，利用效率更高。电解水制氢行业成本的关键在于耗能问题。一方面通过开发PEM及SOEC技术可降低电解过程中的能耗，另一方面依靠光伏和风电的发展低成本制氢。电解水制氢设备市场需求正在快速增加，同时该领域的市场竞争也愈演愈烈。电解水制氢是未来最有发展潜力的绿色氢能供应方式，因此在“双碳”背景下，电解水制氢项目成为市场关注的热点话题。2022年，电解水制氢行业市场规模435亿元。
图表：2018-2022年中国电解水制氢行业市场规模情况
数据来源：中经百汇研究中心
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