三種制氫路線：“成本”短期制約，“可持續”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業副產氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應制備氫氣的技術，可再生電力制氫稱為“綠氫”，是零碳排、可持續的“路線”，但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素，其規模化應用需要產業鏈各環節推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設備單價、運行壽命等因素。隨著后續風光發電LCOE下降、電解槽量產降本、效率提升和壽命增加，電解水制氫成本有望逐步接近工業副產氫甚至煤制氫，實現經濟性。目前，電解水制氫技術已經得到了廣泛應用，并且隨著技術的不斷發展。河北專業電解水

該技術是指使用質子（陽離子）交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態電解質(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液)，并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術相比，PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優點，并且，PEM電解水制氫技術工作效率更高，易于與可再生能源消納相結合，是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環境下運行，因此設備需要使用含貴金屬(鉑、銥)的電催化劑和特殊膜材料，導致成本過高，使用壽命也不如堿性電解水制氫技術。泰安附近電解水PEM電解槽由質子交換膜、催化劑、氣體擴散層和雙極板等零部件組裝而成。

陰離子交換膜電解水技術(AEM)AEM是較為新興的電解水制氫技術，尚處于研發階段。備受關注的原因是其采用陰離子交換膜作為電解質，將ALK的低成本和PEM簡單、高效的優點相融合。現階段的研究重點陰離子交換膜材料開發和機理研究，主要以國外大學，國家實驗室等科研機構主導（如NortheasternUniversity,LosAlamos,UniversityOregon,GeorgiaTech等）。其與PEM的根本區別在于將膜的交換離子由質子換為氫氧根離子。氫氧根離子的相對分子質量是質子的17倍，這使得其遷移速度比質子慢得多。AEM的優勢是不存在金屬陽離子，不會產生碳酸鹽沉淀堵塞制氫系統。AEM中使用的電極和催化劑是鎳、鈷、鐵等非貴金屬材料，且產氫的純度高、氣密性好、系統響應快速，與目前可再生能源發電的特性十分匹配。但AEM膜的機械穩定性不高，AEM中電極結構和催化劑動力學需要優化。AEM電解水技術處于千瓦級的發展階段，在全球范圍內，一些研究組織/機構正在積***力于AEM水電解槽的開發，為了擴大這項技術的商業應用，仍然需要一些創新與改進。

理論分解電壓：不計任何損耗，只考慮水的自由能變化(電功)，該電壓用于克服電解產生的可逆電動勢電解水的理論分解電壓是1.23V。不過在實際操作中，由于電極極化、溶液電阻等因素，實際分解電壓往往大于理論分解電壓。實際分解電壓：一般在1.8-2.0V左右。超電壓：電流通過電極時產生極化現象，使電極電位偏離平衡值，此偏離值即為超電壓。產生原因：(1)濃差極化:電極過程某些步驟遲緩，使電極表面附近的反應物離子濃度低于電解液中的濃度，電極電位偏離平衡電位。高電流密度下容易出現，但實際電解溫度較高且循環，所以可忽略不計。(2)活化極化:參加電極反應的某些粒子缺少活化能來完成電子轉移，使陽極上氧化反應難以釋放電子，陰極上還原反應難以吸收電子，電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現。家庭熱電聯供和工業應用領域對低碳氫的需求也在不斷增長。

水電解制氫是利用電能將水分解為氫氣和氧氣的過程，可以用下面的化學方程式表示：2H 2O ----->2H2 + O2水電解制氫需要一個電解槽，其中有兩個電極（陽極和陰極），分別連接到電源的正負極。水在電解槽中充當電解質，可以傳導電流。當通電時，水在陽極發生氧化反應，生成氧氣和正電荷的氫離子（H +）。而在陰極發生還原反應，氫離子與負電荷的電子（e -）結合生成氫氣。具體的反應如下：陽極反應：2H 2 O -----> O 2 + 4H + + 4e -陰極反應：4H + + 4e - 2H 2水電解制氫的效率取決于所需的電壓和實際消耗的電能。理想情況下，水電解制氫只需要1.23 V的電壓，這是水分解為氫氣和氧氣所需的**小熱力學勢差。但實際上，由于電極材料、電解質、溫度、壓力、反應動力學等因素的影響，水電解制氫需要更高的電壓才能進行，一般在1.8~2.4 V之間。因此，水電解制氫的效率一般在50~80%之間。堿性電解水技術是電解水技術中發現得早的，也是目前電解水技術中成熟的。河北專業電解水

在傳統制氫方法中，煤與天然氣重整等化石能源制氫是現今工業制氫的主流。河北專業電解水

堿性水電解制氫（ALK）設備技術成熟、投資成本低，是現階段商業運行的主要設備，技術發展向擴大設備規模、提高寬負荷調節能力、保障運行穩定等方向發展。質子交換膜水電解制氫（PEM）設備成本較高，但具有能耗低和運行靈活等優勢，目前技術發展向加大設備功率、提高電流密度和降低成本等方向發展。陰離子交換膜水電解制氫（AEM）兼具PEM的風光耦合以及堿性槽無貴金屬、價格低的特點，但是目前AEM膜壽命仍存不確定性，暫時較難適配工程化需求。固體氧化物水電解制氫（SOEC）具有高效、可逆、材料成本低廉等優點，但在電解堆集成、電解槽堆設計結構優化、電極和封接等材料及技術仍需重點突破。因此，SOEC、AEM等技術目前還有待進一步研發以實現商業化。河北專業電解水