氢能是二十一世纪“终极能源”，来源广，能量密度高，清洁安全，灵活高效，应用场景与储运方式多样，能推动化石能源清洁利用，支撑可再生能源发展，受各国广泛关注。来源：国际能源署（IEA）；国际可再生能源机构（IRENA）目前我国灰氢占主导，绿氢为未来发展方向。2020年氢气产量超2500万吨，煤制氢占62%，天然气制氢占19%，工业副产制氢占18%，电解水制氢仅占1%。短期内灰氢仍主流，但绿氢作为零碳排放能源，随政策推进和技术突破，将逐渐增大市场份额，成低碳经济主流。氢能产业链长，绿氢制取环节有望最先受益，投资将率先启动。电解水制氢纯度高，与可再生能源结合紧密，是未来最具潜力的绿氢制备方式。电解槽是核心设备，成本约占系统45%，分为阳极小室和阴极小室，分别产生氧气和氢气。市场要求电解槽氢气纯度高、能耗低、结构简单且维修便宜。主流技术有ALK、PEM、SOEC和AEM四种。在我国，ALK技术已商业化，PEM技术初具规模，SOEC与AEM技术多处于研发示范阶段，少量产品试点商业化。图：ALK、PEM、AEM和SOEC电解水制氢技术对比ALK电解槽：目前电解水制氢产业化的首选，未来存在降本空间。ALK电解水制氢技术是在碱性环境下电解水，优势在于不含贵金属、造价低、技术成熟，但要求稳定电力，氢气纯度相对较低。电解槽由端压板、密封垫、极板等组装，含多电解小室，形成圆柱或正方形结构。电解液常用30%KOH或26%NaOH溶液。PPS复合隔膜是ALK电解槽主流材料，市场由东丽、AGFA等垄断，单台电解槽隔膜成本约48000元，国产替代与降本为研发重点。ALK电解设备主要采用镍基催化剂，未来可能向雷尼镍催化剂发展。极板采用碳钢金属板材，占成本20-30%，寻找低成本、低密度且性能优良的极板材料是降本方向。![]()
PEM电解槽：性能相比ALK更优，未来制造成本有望进一步降低。PEM电解水制氢技术使用质子交换膜和纯水为原料，相比ALK电解槽，具有电流密度大、氢气纯度高、响应快等优势，适合与风光储技术结合。但需在强酸和高氧化性环境下运行，依赖贵金属材料，造价较高。PEM水电解槽核心部件为质子交换膜、膜电极（含催化剂层、气体扩散层）、双极板。质子交换膜多为进口全氟磺酸膜，但国内产能提升将降低依赖度，未来价格有望下降。膜电极特性直接影响性能与寿命。主流催化剂阳极用铱基，阴极为铂碳，贵金属使用是成本瓶颈，降低使用或开发替代材料是趋势。气体扩散层阳极用钛金属，阴极可选碳基材料或钛材，规模化生产将降低成本。金属双极板占电解槽价格约50%，主流为钛基镀贵金属，用量对成本影响大。AEM电解槽：综合ALK的成本与PEM的性能优势，目前处于实验室阶段。AEM水电解技术采用低成本阴离子交换膜、低浓度碱性液或纯水为电解液、非贵金属催化剂制氢。核心部件为阴极、阳极材料及阴离子交换膜。AEM结合了ALK和PEM技术优势，但膜的工作效率与寿命需平衡，目前仍处研发阶段。
发展瓶颈包括设备寿命受阴离子交换膜降解影响，易短路；产品单槽产能低，难满足大型项目需求。
稳石氢能是全球唯一产研一体的AEM制氢装备企业，涵盖膜、催化剂、膜电极到控制系统与集成。中电绿波、亿纬氢能、未来氢能等也有AEM产品。随着关键技术突破，AEM制氢设备有望大规模商业化。
SOEC电解槽制氢效率高但造价也高，未来或用于氢储能。技术原理为高温电解H2O，转化电能和热能为化学能。优势在于电耗低，适配高温高压蒸汽的光热发电。适合热能资源丰富或废热多地区，如钢铁、化工、核能工厂。
发展瓶颈包括：关键材料需提升热稳定性和化学稳定性，保证加工便利和成本控制。需建立统一供应链，因各厂家设计的SOEC产品及配套原材料不同，不利于整体开发。BOP国产化供应不成熟，成本高昂。
氢气消纳主要集中在化工、钢铁、储能和交通。短期已规划绿氢项目可带动百万吨需求和百亿元市场，潜在空间达亿吨，将催生万亿市场规模。测算说明：短期以已落地或立项项目测算，预计2-3年后；中期以30%绿氢渗透率假设，预计2030年；理论极限以绿氢全面渗透假设。电解槽行业原有参与者技术同源，中船718所是技术源头。“老三家”为苏州竞立、天津大陆、中船718所，成为新入行企业的培养基地。其中：
1）中船718所：1966年研发，1980年应用于多领域，实现国产替代，2008年成立派瑞氢能。
2）苏州竞立：1992年成立，2018年被比利时John Cockerill集团承接，成立考克利尔竞立。
3）天津大陆：1994年成立，由不适应苏州环境的北方到竞立的工程师创立。电解槽行业的现有玩家：技术骨干多由行业的“老三家”中产生，技术同源性较高：1）行业热度增加：近两年光伏龙头如隆基、阳光，风电龙头如明阳等纷纷入局电解槽行业；2）单槽规模提升：研发以大型集成化为目标，不断有千方级产品下线，同等制氢量下实现降本；3）技术同源性高：行业新参与者的骨干多为“老三家”中的技术骨干，开发周期约8-10个月随产业成熟度提高，首台产品开发到下线可进一步缩短至3-5个月。最新电解槽出货量排名：派瑞氢能出货量排名第一，隆基氢能跻身第二，华电重工、航天思卓首次进入前五。TOP5厂商市占率合计为54%，同比2022年大幅下降25%，随着众多新厂商实现设备交付，市场集中度大幅降低。碳达峰目标临近，政府企业加大绿氢项目支持，电解槽市场迎红利期，但产能快速上涨，已现产能过剩。预计未来几年市场“量升价降”，行业集中度下降，厂商将注重产品改进与增值服务。同时，将迎来电解槽厂商出海潮，进入海外扩张期。
