绿色制H2

2023-04-03

制氢：三种主要技术路线

氢的制取产业主要有三种较为成熟的技术路线：

一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；

二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产氢；

三是电解水制氢。

目前，中国氢气供给结构中约近80%来源于煤制氢或焦炉煤气副产氢，电解水等清洁氢源占比较低。

主要制氢路径及优缺点对比

制氢方式	原料	原料价格	制氢成本	优点	缺点	适用范围
化石能源制氢	煤	550元/吨	9元/kg	技术成熟	储量有限，制氢过程存在碳排放问题，需提纯及去除杂质	合成氨、合成甲醇、石油炼制
化石能源制氢	天然气	3元/立方米	27元/kg	技术成熟	储量有限，制氢过程存在碳排放问题，需提纯及去除杂质	合成氨、合成甲醇、石油炼制
工业副产氢	焦炉煤气、化肥工业、氯碱、轻烃利用等	/	10-16元/kg	成本低	须提纯及杂质去除，无法作为大规模集中化的氢能供应源	合成氨、石油炼制
电解水制氢	电、水	商电0.8元/kWh 谷电0.3元/kWh 弃电0.1元/kWh	30-40元/kg	工艺过程简单，制氢过程不存在碳排放	尚未实现规模化应用，成本较高	结合可再生能源制氢；电子、有色金属冶炼等对气体纯度及杂质含量有特殊要求

碱性电解水目前更具经济性，质子交换膜电解水是未来方向

对比ALK和PEM两种已经商业化的制氢路线，ALK电解槽基本实现国产化。国内的ALK制氢技术相对成熟，在国内市场份额较高，关键设备主要性能指标均接近国际先进水平，但是在制氢效率等重要技术指标上仍与国外存在一定差距。

PEM制氢技术在国内的发展时间较短，其性能尤其是寿命尚缺乏市场验证，整体上落后于欧美。而PEM电解槽由于关键材料和技术仍依赖进口，投资成本相对较高。

PEM电解水总体效率更高，动态响应速度更快，是更具前景的水电解制氢技术。降低催化剂与电解槽的材料成本，特别是阴、阳极电催化剂的贵金属载量，提高电解槽的效率和寿命，是PEM水电解制氢技术发展的研究重点。

碱性电解水制氢和质子交换膜电解对比