原文標(biāo)題：《氫的“膜”法》

一場全球性的氫能軍備競賽已經(jīng)開始,。

隨著風(fēng)光電等可再生能源的快速發(fā)展和消納需求,，加上地域沖突引發(fā)的全新能源安全需求,，氫能成了全球各國重點(diǎn)關(guān)注的能源載體,。

本文中,，我們將直接切入氫氣生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備 —— 電解槽的具體技術(shù)路線,，并在之后進(jìn)一步聚焦其中最重要的核心部件之一 —— 隔膜及其發(fā)展趨勢。

陳悶雷丨作者

李拓丨編輯

1,、電解制氫四條路

現(xiàn)階段的制氫路線可大致分為三種：工業(yè)副產(chǎn)氫,、化石燃料制氫、電解水制氫,。

工業(yè)副產(chǎn)氫,，是指氫作為副產(chǎn)物，產(chǎn)生于其它工業(yè)生產(chǎn)過程中,。但顯而易見,，以這種方式獲取的氫氣，不可能支持將之發(fā)展為一種能源載體,，其產(chǎn)能完全不可控,，也無法真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

化石燃料制氫,，則是以煤或天然氣作為原料生產(chǎn)氫氣,，工藝成熟且成本低,，是目前最主要的制氫方式。該方式存在碳排放,，不符合碳中和目標(biāo),，不能作為支撐氫能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)工藝。

若輔以碳捕捉和收集技術(shù),，以零排放生產(chǎn)的氫,，就是藍(lán)氫。該模式的問題是企業(yè)需要承擔(dān)大量額外成本,，不夠經(jīng)濟(jì),，且藍(lán)氫本質(zhì)上并未脫離化石燃料，沒有根本問題,。難怪連在排放問題上相當(dāng)激進(jìn)的德國都會稱這一路線“令人困惑”,。

電解水制氫在當(dāng)下氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占比低，但受到全球能源行業(yè)的廣泛關(guān)注,。電解水制氫原料易得,，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生額外碳排放，契合雙碳目標(biāo),；氫能與當(dāng)前全球范圍內(nèi)風(fēng)電,、光伏裝機(jī)量快速增長的大背景相匹配，極為廉價的電力大幅降低制氫能源成本,，消納綠電的能力也符合可再生能源產(chǎn)業(yè)需求,，是能源轉(zhuǎn)型趨勢下的理想能源載體。如今全球制氫產(chǎn)業(yè)呈快速發(fā)展態(tài)勢,，在交通領(lǐng)域外的儲能,、工業(yè)生產(chǎn)（如煉鋼）等行業(yè)，也被許多國家納入發(fā)展規(guī)劃,、設(shè)定了相應(yīng)的發(fā)展目標(biāo),，已經(jīng)成為能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向之一。

數(shù)據(jù)顯示,，截至 2022 年年底全球氫能領(lǐng)域的直接投資額近 2500 億美元,，而據(jù)國際氫能委員會預(yù)測，到 2030 年該投資總額將升至 5000 億美元 ^[1],。

在國內(nèi),，有 2022 年 3 月出臺由國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035 年）》，制定了行業(yè)的發(fā)展目標(biāo),。而僅 2023 年 1~2 月,，已公開招標(biāo)電解槽的綠氫項(xiàng)目共 8 個，合計電解槽招標(biāo)量達(dá) 763.5MW，同比增長近 3 倍,，已經(jīng)超過 2022 年國內(nèi)電解槽出貨量（近 750MW）^[2],。雖說招標(biāo)量和出貨量不完全可比，但全年的出貨量增長,，也只是能有多快的問題,。

其它可再生能源制氫，如生物制氫,、光分解制氫等新興技術(shù)路線,，由于成熟度很低，距離商業(yè)化還比較遙遠(yuǎn),，不做展開討論,。

當(dāng)前主要電解制氫技術(shù)有 4 種，分別為：堿性電解制氫（alkaline water electrolysis,，AWE）,、陰離子交換膜電解（anion exchange membrane electrolysis，AEM）,、質(zhì)子膜電解制氫（proton exchange membrane electrolysis,，PEM），以及固體氧化物基電解制氫（solid oxide electrolysis cells,，SOEC）^[3][4][5]：

• 堿性電解制氫：AWE 以堿性水溶液為電解質(zhì),，主要采用 PPS 膜（聚苯硫醚）作為隔膜，在直流電的作用下,，將水電解生成氫氣和氧氣，是當(dāng)前最成熟,、商業(yè)化水平最高,、應(yīng)用最為廣泛的制氫技術(shù)，也是當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)的首選技術(shù)路線,。我們在前文提到,，2023 年前兩個月的電解槽招標(biāo)量就已超過 2022 年的全年出貨量，這些電解槽就全部是堿性電解槽,。AWE 技術(shù)的優(yōu)勢在于成本友好,，操作簡單，設(shè)備使用壽命長,，工藝成熟,，單臺設(shè)備產(chǎn)能高，且國產(chǎn)化率高,，國產(chǎn)設(shè)備已達(dá)國際領(lǐng)先水平,。該路線的缺陷是設(shè)備體積大，需要更大場地；絕對能量效率明顯低于其他技術(shù)路線,；由于反應(yīng)過程涉及堿性溶液,，存在一定腐蝕性，需要維護(hù)設(shè)備,。AWE 最突出的缺點(diǎn)是因部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)的特征導(dǎo)致設(shè)備響應(yīng)速度慢,，無法快速啟停，制氫速度難以調(diào)節(jié),，不適應(yīng)波動性強(qiáng)的電源,，換言之就是難以配合風(fēng)電與光伏等可再生能源。

• 陰離子交換膜電解制氫：AEM 是針對 AWE 缺陷開發(fā)的制備工藝,。設(shè)備采用陰離子交換膜作隔膜,，以純水或弱堿液為電解質(zhì)，可實(shí)現(xiàn) OH^-從陰極到陽極的轉(zhuǎn)運(yùn),。該技術(shù)成本較低,，且隔膜兼具良好的氣密性、穩(wěn)定性和低電阻性,，能夠配合非貴金屬催化劑實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率和大電流密度,，且可緩解 AWE 的串氣問題，是 AWE 可能的改進(jìn)方案之一,。其缺點(diǎn)是離子電導(dǎo)率低,、高溫穩(wěn)定性差，需進(jìn)一步研究開發(fā)高效穩(wěn)定的隔膜及適配的高性能催化劑,。AEM 現(xiàn)階段的技術(shù)成熟度在四條路線里最低,，仍在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。

• 質(zhì)子膜電解制氫：PEM 以高分子聚合物質(zhì)子交換膜替代了堿性電解槽中的隔膜和液態(tài)電解質(zhì),，直接分解純水,，被視為有望取代 AWE 的下一代制氫技術(shù)，已經(jīng)在一些國家實(shí)現(xiàn)初步商業(yè)化,。PEM 的優(yōu)勢在于設(shè)備體積小,，效率高，制得氫氣純度高,，且響應(yīng)速度快,，能夠適應(yīng)可再生能源波動大的特征，很適合參與電網(wǎng)負(fù)載調(diào)控,。PEM 的缺陷在于設(shè)備壽命一般,，對水質(zhì)要求更高，導(dǎo)致原料供應(yīng)難度升高,，單設(shè)備產(chǎn)能遠(yuǎn)不及 AWE 路線,；目前核心的質(zhì)子膜被國外企業(yè)掌控,，國產(chǎn)化率低的風(fēng)險也不容忽視。PEM 最突出的問題在于非常昂貴,，催化劑大量使用鉑等貴金屬,，設(shè)備成本甚至可達(dá) AWE 路線的 3~5 倍，不夠經(jīng)濟(jì),，過高的成本甚至導(dǎo)致部分國家為盡快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)而轉(zhuǎn)向 AWE 路線,。

• 固體氧化物電解水制氫：SOEC 采用固態(tài)氧化物作電解質(zhì)，在 700~1000 攝氏度的高溫環(huán)境下,，混有少量氫氣的水蒸氣從陰極進(jìn)入,，在陰極發(fā)生電解反應(yīng)分解成 H₂ 和 O^2-，O^2-通過電解質(zhì)層到達(dá)陽極,，在陽極失去電子生成 O₂,。SOEC 在電解器件設(shè)計和工作條件方面與前文制氫技術(shù)區(qū)別明顯，優(yōu)勢在于能量效率顯著高于 AWE 和 PEM,，可達(dá) 90% 以上,，但技術(shù)成熟度低，尚不具備商業(yè)化條件,，目前處于初步示范階段,。

市場方面，我國是全球最大的氫生產(chǎn)國,，也是最大的電解槽設(shè)備制造國,。當(dāng)然，現(xiàn)階段的氫并不作為能源載體存在,，而是一種工業(yè)原料,，廣泛用于煉油、合成氨,、合成甲醇,、煉鋼等。

國際能源署統(tǒng)計顯示,，2021 年全球氫氣產(chǎn)能約為 9400 萬噸；國內(nèi)產(chǎn)量約為 3300 萬噸 ^[6][7],。不過全球氫氣供應(yīng)主要由化石燃料重整制得,，會產(chǎn)生大量碳排放，并不清潔,。這意味著結(jié)合雙碳目標(biāo),，即使不把氫氣視為一種燃料，電解水制氫也有替代機(jī)會與商業(yè)化場景,，不必將視角局限在氫能行業(yè),。

根據(jù)《中國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)年度藍(lán)皮書（2022）》，2022 年全球電解槽市場出貨量達(dá)到 1GW ，中國電解槽總出貨量超過 800MW,，同比增長 129% 以上,，全球占比超過 80%；堿性電解槽占據(jù)絕對主導(dǎo)地位,，年出貨量為 776MW,；出貨量前三名的制氫設(shè)備廠商分別為：考克利爾競立、中船派瑞氫能,、隆基氫能,。其中隆基氫能僅用一年時間就從前五名開外上升至第三 ^[8][9]。

2,、堿性電解槽：成熟的魅力

AWE 電解槽能得到市場的青睞不難理解,。技術(shù)成熟、成本低廉從來都是工業(yè)生產(chǎn)最為喜歡的特質(zhì),。

作為一項(xiàng)歷史超過一個世紀(jì)的技術(shù),，AWE 路線如今的產(chǎn)業(yè)成熟與國產(chǎn)化水平都已經(jīng)很高，通過優(yōu)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)降本的空間雖然還在,，但效果不會特別突出,，這與設(shè)備成本居高不下的 PEM 路線十分不同。堿性電解槽當(dāng)前的核心降本邏輯已經(jīng)進(jìn)入追求規(guī)?；?yīng)攤薄成本的階段,，其典型表現(xiàn)就是設(shè)備越來越大，單槽產(chǎn)能 1000Nm³/h 基本已成標(biāo)配,，中船派瑞在 2022 年 12 月更是推出了單體產(chǎn)氫量 2000Nm³/h 的“巨無霸”^[10],。

除了規(guī)模化效應(yīng),，AWE 的制備技術(shù)上也有提升空間,。

首先就是針對核心部件 —— 隔膜的升級。目前,，設(shè)備制造商正在由傳統(tǒng)的 PPS 膜轉(zhuǎn)向綜合性能更優(yōu)的復(fù)合隔膜,。

一些復(fù)合隔膜專注于提高 AWE 的能量利用率。BloombergNEF 數(shù)據(jù)顯示,，一些復(fù)合隔膜可將能量效率提高 4%,，且國產(chǎn)膜的成本可能僅為歐洲的 30% 左右，可有效延續(xù)國產(chǎn)設(shè)備的價格優(yōu)勢 ^[11],。

另一些復(fù)合隔膜則試圖解決堿性電解槽的串氣問題,。AWE 在制氫過程中，隔膜兩邊會因產(chǎn)氣出現(xiàn)壓力不平衡的現(xiàn)象,，若控制不當(dāng)氫氣會穿透隔膜與氧氣混合,，極其危險,，因此在制氫過程中必須進(jìn)行壓力管理。實(shí)際上正是此種需求,，造成堿性電解槽難以適應(yīng)波動性電源,。部分隔膜制造商的思路是，通過生產(chǎn)具有優(yōu)異氣體阻隔性的隔膜在物理上解決氫氣滲漏,，從而給予電解槽適應(yīng)波動性能源的能力,。

本質(zhì)上，陰離子交換膜電解槽走的正是隔膜升級后的 AWE 路線,。

堿性電解水制氫的高溫化也是一種可能的升級方向,。簡單概括，高溫,、高壓條件下運(yùn)行,，可有效提升電解槽的運(yùn)行效率。不過高溫,、高濃度的電解液會造成堿腐蝕問題,，造成設(shè)備使用壽命下降，因此高溫化需搭配更耐腐蝕的材料,；高壓則帶來了系統(tǒng)管理難度的增加,。目前高溫化仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。

海水制氫的研究也不少見,。沿海及海上的風(fēng)電,、太陽能資源比較豐富，且水資源幾乎無限,，是相當(dāng)理想的可再生能源就地制氫場所,。目前的問題是，海水成分非常復(fù)雜,，其中離子會與堿性溶液發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng),，嚴(yán)重影響制氫設(shè)備運(yùn)行。盡管在岸的凈化海水后制氫的模式不一定會產(chǎn)生過多額外成本,，但離岸情況下完全不同,。在海上搭建平臺的建設(shè)成本很高，安裝額外的淡化設(shè)備更會導(dǎo)致費(fèi)用飆升,，進(jìn)一步降低本就不太好的經(jīng)濟(jì)性,。開發(fā)能夠直接電解海水的設(shè)備，也是研究人員與企業(yè)的努力方向,。

還有一種思路,，是針對控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,，建立能夠適應(yīng)波動性電源的模型,，在不升級制氫設(shè)備的情況下通過升級運(yùn)行策略,，避免反復(fù)啟停，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行,。

更簡單直接的,，是為可再生能源接入儲能設(shè)備，直接在發(fā)電端平抑波動,，再接入制氫產(chǎn)線,。優(yōu)點(diǎn)自然是可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的快速落地，缺陷自然是會抬高制氫成本,。

可以想見,，若上文所述，以及未被提及的技術(shù)升級能得到落地,，則 AWE 制氫將大量接入極其廉價的能源,，提升經(jīng)濟(jì)性，為氫能產(chǎn)業(yè)夯實(shí)推廣基礎(chǔ),。進(jìn)一步說,，我國目前在堿性電解槽路線的自主性與技術(shù)積累顯著優(yōu)于 PEM 路線。與其在不太擅長的技術(shù)路線強(qiáng)行與海外企業(yè)展開競爭,，不如深耕強(qiáng)勢領(lǐng)域,，也是一種十分常見的競爭思路。

3,、質(zhì)子交換膜：國產(chǎn)化機(jī)會

PEM 制氫的核心部件,，質(zhì)子交換膜的情況更加復(fù)雜。

主流的質(zhì)子交換膜是有機(jī)氟化工的末端產(chǎn)品,，具備特異性的質(zhì)子傳遞功能,，除制氫外，還是氫燃料電池,，以及同樣火熱的液流電池的關(guān)鍵部件,。

與 AWE 制氫相比，我國在 PEM 制氫路線和國外先進(jìn)水平存在一定差距,。質(zhì)子膜的技術(shù)壁壘較高,，目前我國相對依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化率偏低,，存在一定的卡脖子風(fēng)險,。當(dāng)然，相應(yīng)的國產(chǎn)化機(jī)會也更加充分,。疊加更加廣闊的應(yīng)用空間,、政策推動的需求增長，以及作為一種高技術(shù)含量產(chǎn)品的更高利潤空間,，可以認(rèn)為質(zhì)子膜將是一個有望快速增長的市場,。

本文以制氫設(shè)備為主視角,，故下文不做額外說明均默認(rèn)特指電解槽用質(zhì)子交換膜

從基本原理看，PEM 電解槽內(nèi)電化學(xué)過程為：純水通過進(jìn)水通道進(jìn)入催化層,，在直流電源和催化劑的共同作用下,，陽極產(chǎn)生氧氣和氫離子，氫離子穿過質(zhì)子交換膜與陰極的電子結(jié)合產(chǎn)生氫氣,。PEM 電解槽結(jié)構(gòu)如下圖所示,，主要由雙極板、多孔擴(kuò)散層,、質(zhì)子交換膜,、陰陽極催化層組成 ^[5]。

燃料電池則為 PEM 電解槽的逆反應(yīng)裝置,，電解槽將水電解為氫和氧,，燃料電池則是以氫氣和氧氣作為陽極和陰極的反應(yīng)物質(zhì)，最終產(chǎn)出水和電能,。

盡管電解槽與燃料電池都基于質(zhì)子膜工作,，且結(jié)構(gòu)類似，但產(chǎn)品需求有差異,，性能指標(biāo)不一致,，且最終產(chǎn)品的材料體系也很不一樣，不能一概而論,。

電解槽的整體結(jié)構(gòu)相對簡單,，但工況更惡劣，要求材料具備更高的使用壽命和耐久度,，使得電解槽用膜較電池用膜更厚,；燃料電池則從造車需求出發(fā)，質(zhì)子膜需額外的改性處理進(jìn)行增強(qiáng),，如戈?duì)柟揪筒捎门蝮w聚四氟乙烯（ePTFE）作為增強(qiáng)材料,，生產(chǎn)超薄質(zhì)子膜，應(yīng)用于豐田,、現(xiàn)代和本田的燃料電池汽車 ^[13],。

這表明在評估產(chǎn)品時，也需要結(jié)合具體的下游應(yīng)用場景,，而不能僅因?yàn)橐患移髽I(yè)生產(chǎn)質(zhì)子膜,，就簡單地認(rèn)為其具備覆蓋多個領(lǐng)域的能力，這其中仍然存在一定區(qū)別,。

需要說明,，PEM 電解槽的設(shè)備成本是導(dǎo)致成本太高的主因，質(zhì)子交換膜也是電解槽的核心零件，但在制氫總成本中的占比并不高（約為 2.3%）,，國產(chǎn)化對降本作用并不突出,。國產(chǎn)化的主要意義除了商業(yè)機(jī)會外，也是避免在關(guān)鍵環(huán)節(jié)遭到國外鉗制,。

質(zhì)子交換膜產(chǎn)品主要以氟含量區(qū)分，可分為全氟質(zhì)子交換膜,、部分氟化聚合物質(zhì)子交換膜,、非氟聚合物質(zhì)子交換膜、復(fù)合質(zhì)子交換膜四大類,。其中以全氟磺酸質(zhì)子交換膜最為成熟,，綜合性能最佳，商業(yè)化應(yīng)用最為廣泛,。PEM 電解槽所使用的正是全氟磺酸膜,。

從產(chǎn)業(yè)鏈看，質(zhì)子交換膜上游是有機(jī)氟化工的單體材料,，最主流的產(chǎn)品直接材料為全氟磺酸樹脂材料,，向上延伸至有機(jī)氟化工中的四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚等單體材料,，向上溯源可以追溯至螢石,、氟化氫、制冷劑等原材料 ^[15],。

當(dāng)前,，質(zhì)子交換膜的生產(chǎn)工藝可分為熔融成膜法（熔融擠出法）和溶液成膜法兩大類，其中溶液成膜法是當(dāng)前得到廣泛商業(yè)化應(yīng)用的工藝,。溶液成膜法還可進(jìn)一步細(xì)分為溶液澆鑄法,、溶液流延法、溶膠-凝膠法,，以溶液流延法為主流 ^[15],。

受制于工藝上的不足，目前各個領(lǐng)域的質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率均不高,，處在追趕階段,。

全球質(zhì)子交換膜產(chǎn)能基本上被國外壟斷。長期以來全氟質(zhì)子交換膜生產(chǎn)主要集中在美日等發(fā)達(dá)國家,，主要公司包括美國杜邦,、陶氏、戈?duì)?，日本旭硝子,、旭化成等公司。質(zhì)子膜領(lǐng)域以杜邦的產(chǎn)品競爭力最為突出,，技術(shù)積累最為雄厚,；燃料電池膜電極則由戈?duì)柟局鲗?dǎo),。國內(nèi)方面，東岳集團(tuán)為行業(yè)龍頭,，科潤新材也有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的質(zhì)子膜產(chǎn)品,。

質(zhì)子膜從原材料制備階段難度就比較大。全氟磺酸樹脂是一種制備工藝非常復(fù)雜的物質(zhì),，堪稱氟化工產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)巔峰,，其生產(chǎn)過程涉及大量苛刻反應(yīng)條件、繁雜工藝,、易爆危險品,。如何生產(chǎn)化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度,、電化學(xué)性能等指標(biāo)均滿足下游需求的膜材料,，就已經(jīng)對企業(yè)提出很高標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)子膜成膜工藝更是有著很高難度,，對設(shè)備,、車間、產(chǎn)線管理均有嚴(yán)格要求,。此外,，受先發(fā)優(yōu)勢影響，日美等國企業(yè)在質(zhì)子膜領(lǐng)域掌握大量關(guān)鍵專利,，如何構(gòu)建自身專業(yè)體系,，繞過專業(yè)壁壘，也是國內(nèi)企業(yè)面臨的難題,。

為追趕國際先進(jìn)水平,，本土產(chǎn)業(yè)的人才、技術(shù)積累以及充足的資本支出必不可少,，同時國外領(lǐng)先企業(yè)也將給國內(nèi)企業(yè)帶來很大壓力,。我國制氫設(shè)備在質(zhì)子交換膜上遇到的困境與光刻膠行業(yè)非常類似，源于我國在特種化學(xué)制品領(lǐng)域的后發(fā)劣勢,，彌補(bǔ)這種劣勢需要時間,。

從市占率看，在燃料電池質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率上,，GGII 數(shù)據(jù)顯示,，2020 年國產(chǎn)膜電極質(zhì)子交換膜需求量為 44000m²，其中國產(chǎn)質(zhì)子交換膜的市場占有率為 7.5%,，到 2021 上升至 11.61% ^[17],。

PEM 電解水制氫質(zhì)子交換膜市場規(guī)模較小，份額被科慕（原美國杜邦）Nafion?系列膜占據(jù)，2021 年市場份額高達(dá) 76%,，國產(chǎn)質(zhì)子交換膜的市場占有率為 21.45%,。GGII 調(diào)研顯示，東岳集團(tuán)子公司東岳未來氫能已經(jīng)完成部分客戶前期應(yīng)用驗(yàn)證,，2021 年開始國產(chǎn)化替代,，市場占有率約為 15% ^[17]。

2021 年,，中國市場液流電池質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率約為 23.15%,，主要生產(chǎn)企業(yè)為科潤新材料和東岳未來氫能，其余國內(nèi)企業(yè)液流電池質(zhì)子交換膜均處于送樣驗(yàn)證階段,。國內(nèi)市場仍以科慕的全氟磺酸樹脂膜為主，市占率達(dá) 75% ^[17],。

最后,，盡管在本節(jié)一開始我們提到質(zhì)子交換膜具備很強(qiáng)的成長性，但這只是描述其增長潛力,，絕對的市場規(guī)模暫時還不是很大,，未來的增長面臨較多不確定性。

理論上氫能汽車應(yīng)當(dāng)是質(zhì)子交換膜用量最大的行業(yè),。根據(jù)中信證券測算,，在 2030 年燃料電池汽車達(dá)到 100 萬輛的情況下，對應(yīng)的質(zhì)子交換膜市場空間可達(dá) 132 億元 ^[15],。不過我們還是要考慮,，燃料電池車增長前景并不是非常清晰，至少目前在競爭力上遠(yuǎn)不及鋰電池電動車,，僅在商用車領(lǐng)域有少量應(yīng)用,，且這種應(yīng)用也多出于示范需要，不一定對電動商用車有決定性優(yōu)勢,。

PEM 電解槽對應(yīng)的質(zhì)子膜市場比較有限,。機(jī)構(gòu)預(yù)測，到 2025 年的電解槽市場規(guī)模為 350 億,，以此測算,，在成本結(jié)構(gòu)不發(fā)生大的變化，且 PEM 路線完全占據(jù)市場的情況下,，對應(yīng)的質(zhì)子膜市場約為 17.5 億元,，實(shí)際情況只可能遠(yuǎn)小于這一數(shù)字 ^[18]。此外,，工業(yè)生產(chǎn)對技術(shù)的先進(jìn)與否向來沒有多大興趣,，如果 PEM 始終無法在成本層面與 AWE 路線競爭，那對整個制氫業(yè)而言，它都不會是最優(yōu)路線,，市場份額也會更小,。

全釩液流電池是較為火熱的液流電池技術(shù)路線之一，主要作為一種有潛力的長時儲能技術(shù)受到市場關(guān)注,，2022 年 3 月發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》就將百兆瓦級液流電池技術(shù)納入新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向之一 [19],。質(zhì)子交換膜，或稱離子交換膜（具體叫法與應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)）,，應(yīng)用于電堆,，起阻隔不同價態(tài)的釩離子以及讓氫離子通過的作用。截至 2022 年 10 月底,，包括備案,、開工、在建,、中標(biāo),、招標(biāo)等的全釩液流電池項(xiàng)目規(guī)模合計已達(dá) 1.3GW / 5.4GWh。其中,，已經(jīng)開工,、中標(biāo)和在建的項(xiàng)目合計超過 2.0GWh，預(yù)計將于 2023 年逐步落地 ^[20],。

不過當(dāng)前的儲能路線眾多,，尚無一個確定的勝出者，且不同儲能場景所對應(yīng)的技術(shù)選擇也可能不同,，全釩液流電池的商業(yè)化仍存在較大不確定性,。

除了上述應(yīng)用場景之外，質(zhì)子交換膜還有一個知名度不高的下游,，氯堿行業(yè),。更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，應(yīng)當(dāng)是此種有機(jī)氟化膜作為離子膜,，在氯堿行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,。離子膜法是目前氯堿行業(yè) —— 包括我國在內(nèi)，最主流的生產(chǎn)工藝,，具備耗電低,、液堿濃度高、生產(chǎn)自動化程度高,、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn),，使用率接近 100% ^[15]。全氟離子交換膜為核心材料,，由全氟磺酸膜,、全氟羧酸膜與聚四氟乙烯增強(qiáng)網(wǎng)布復(fù)合而成,，同樣依賴進(jìn)口。由于氯堿是非常典型的高耗能行業(yè),，擴(kuò)產(chǎn)極其困難,，是標(biāo)準(zhǔn)的存量市場，需求相對固定,，機(jī)構(gòu)預(yù)估即使完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代,，對應(yīng)的規(guī)模僅為約 4.5 億，未獲廣泛關(guān)注,，也在情理之中 ^[21],。

4、例行降溫

在文章的最后,，我們還是要例行潑出一盆冷水,。

氫能當(dāng)然是好的，但它也很不成熟,。盡管當(dāng)下的能源產(chǎn)業(yè)有少量應(yīng)用,，作為一個行業(yè)，氫能遠(yuǎn)遠(yuǎn)撐不起它所描繪的愿景,。

氫能的不成熟的制約因素,，不限于制氫環(huán)節(jié),，其它如儲運(yùn),，加注，具體商業(yè)化落地,，配套設(shè)施建設(shè),，都存在這樣或那樣的問題。

但我們看到的,，卻往往是部分企業(yè),、投資機(jī)構(gòu)、乃至媒體,，都將大量注意力,、大量資本最支出傾注在終端的燃料電池，卻有意無意忽視了行業(yè)的系統(tǒng)性發(fā)展,。這其實(shí)也不難理解,，畢竟相較于其它環(huán)節(jié)，燃料電池最簡單,，路徑也有跡可循 —— 摸著鋰電過河,，而且企圖“投出下一個寧德時代”的人恐怕不在少數(shù)。

然而,，很難想象,，沒有遍布全國的電網(wǎng)以及成熟的電池主材制備工藝的情況下,，氫能有什么辦法能憑空造出寧德時代級別的龍頭。在缺乏成熟的產(chǎn)業(yè)鏈與成體系的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)前,，對著某一個環(huán)節(jié)試圖力大磚飛也不太現(xiàn)實(shí),。何況目前入局氫能的玩家中，有多少只是出于跟風(fēng),、蹭熱點(diǎn),、說服投資人，甚至是為了騙補(bǔ)而進(jìn)入氫能產(chǎn)業(yè)中的低技術(shù)門檻環(huán)節(jié),，想必讀者有自己的判斷,。

更進(jìn)一步，氫能也只是眾多很有希望的路線之一,。雖然它具有如清潔,、熱值高等一系列優(yōu)點(diǎn)，但目前全球的能源市場轉(zhuǎn)型浪潮正值八仙過海,，未來的主流技術(shù)路線有很大不確定性,，暫時沒有理由認(rèn)為氫能一定可以勝出，成為未來市場的主宰力量,。無論餅畫得有多大,，至少現(xiàn)階段也只是畫的。

氫能當(dāng)然有其積極意義,，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展不太可能畢其功于一役,。希望行業(yè)的參與者、推動者能更理智的看待發(fā)展的客觀規(guī)律,。急功近利和短視在很多時候是同義詞,，而頭腦一熱最可能迎來的大概也只是市場的老拳。

References：

• [1] 張銳：全球氫能開發(fā)利用競逐正酣.國際商報. 2023.03.22. 中國石油新聞中心 http://news.cnpc.com.cn/ system / 2023/03/22/030096412.shtml

• [2] 俞琪：綠氫電解槽迎招標(biāo)熱潮,！1-2 月出貨量已超去年全年,，這些上市公司布局相關(guān)業(yè)務(wù).財聯(lián)社. 2023.03.19 https://www.cls.cn/ detail / 1297804

• [3] 俞紅梅，邵志剛,，侯明,，衣寶廉，段方維,，& 楊瀅璇. (2021). 電解水制氫技術(shù)研究進(jìn)展與發(fā)展建議.中國工程科學(xué),，23 (2), 146-152.

• [4] 李建林，李光輝,，梁丹曦,，& 馬速良. (2021). “雙碳目標(biāo)” 下可再生能源制氫技術(shù)綜述及前景展望.分布式能源，6 (5), 1-9.

• [5] 陳彬,，謝和平,，劉濤,，蘭鋮，林魁武,，& 章遠(yuǎn). (2022). 碳中和背景下先進(jìn)制氫原理與技術(shù)研究進(jìn)展.工程科學(xué)與技術(shù),，54 (1), 106-116.

• [6] IEA：Global Hydrogen Review 2022. 2022.09 https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2022

• [7] 中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)：年產(chǎn) 3300 萬噸！我國已成世界最大制氫國. 2023.3.23 http://www.ce.cn/ cysc / ny / gdxw / 202203/23 / t20220323_37427521.shtml

• [8] 隆基新聞：2022 年中國電解槽出貨排名出爐,，隆基氫能躋身全國前三. 2022.12.15 https://www.longi.com/ cn / news / trendbank-2022-hydrogen/

• [9] 華安證券：乘風(fēng)而起,，電解槽技術(shù)掀起氫能浪潮. 2023.3.16

• [10] 黃澤龍，趙麗妹,，付毅飛：全球首臺套單體產(chǎn)氫量 2000Nm3/h 水電解制氫裝備成功下線.科技日報. 2022.12.16. 中國科技網(wǎng). http://stdaily.com/ index / kejixinwen / 202212 / c09b1995021f43219eb8d14dbd1063b9.shtml

• [11] 彭博新能源財經(jīng)：中國電解槽制造商：一窺究竟. 2022.12.15. https://mp.weixin.qq.com/ s / Cou1S64xdn8_qvQLkcMHag

• [12] 能源界：氫燃料汽車是如何工作的,？氫燃料是如何實(shí)現(xiàn)儲運(yùn)的?. 2019.1.22. http://www.nengyuanjie.net/ article / 22964.html

• [13] 萬年坊. (2022). 質(zhì)子交換膜水電解制氫膜電極研究進(jìn)展.化工進(jìn)展，41 (12), 6385-6394.

• [14] IRENA：Green hydrogen cost reduction. 2020.12. https://www.irena.org/publications/2020/Dec/Green-hydrogen-cost-reduction

• [15] 中信證券：氫能與燃料電池｜質(zhì)子交換膜百億市場,，國產(chǎn)化替代勢在必行. 2022.4.16. https://mp.weixin.qq.com/ s / DK6gNqlIiE4VT0SN9aAnPA

• [16] 俞博文. (2021). 氫燃料電池質(zhì)子交換膜研究現(xiàn)狀及展望.塑料工業(yè).

• [17] 新產(chǎn)業(yè)智庫：GGII：質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化替代空間探究. 2022.5.16. https://mp.weixin.qq.com/ s / QhRfTnNQ6OX6J0dNld5COw

• [18] 華鑫證券：氫能行業(yè)星辰大海,，電解水制氫如日方升. 2023.3.13

• [19] 國家發(fā)展改革委，國家能源局：《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》.2022.03 https://www.ndrc.gov.cn/ xxgk / zcfb / tz / 202203 / t20220321_1319772.html

• [20] 北極星電池網(wǎng)：從小透明到儲能新貴：全釩液流電池產(chǎn)業(yè)或迎春天.2023.3.16 https://news.bjx.com.cn/ html / 20230316/1295163.shtml

• [21] 并購優(yōu)塾：質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)鏈跟蹤：東岳集團(tuán) VS 泛亞微透 VS 東材科技,，產(chǎn)品,？技術(shù)？產(chǎn)能,？. 2022.8.3

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