PEM制氢降本利器：“六合一”横空出世

电解水制氢有四大技术路径，碱性（ALK）、质子交换膜（PEM）、阴离子交换膜（AEM）和高温固体氧化物（SOEC）；其中，较为成熟的是ALK 和PEM。目前，ALK 是电解水制氢市场的主流应用。ALK 的优点是设备成本低，缺点是电耗高、体积大、灵活性差；PEM 的电耗低、体积小、灵活度高，但设备成本高昂阻碍了其大规模应用。以一台1MW电解槽为例，ALK 电解槽的成本为80 万元，而PEM 电解槽成本超300 万元。目前，业内基于全新的直通孔结构多孔传输层，开发出“六合一”一体化结构，有望将1MW的PEM 电解槽成本降至150 万元，大幅提高PEM 制氢的经济性。未来，PEM 制氢技术对ALK 制氢技术，能否再现当年光伏行业单晶硅对多晶硅的替代，我们拭目以待。

    “六合一”结构下，1MW 的PEM 电解槽成本仅150 万元，成本下降基于两点：

    ① 阳极多孔传输层：阳极直通孔结构多孔传输层对传统钛毡的替代。1MW 的PEM 电解槽，未镀铂钛毡的成本为23 万元，未镀铂直通孔结构多孔传输层的成本仅9 万元，成本下降60%。钛毡→直通孔结构是多孔传输层无序化→有序化的迭代。直通孔结构是在一片薄薄的钛板上形成众多有规则的上下直通的十微米级小孔，相比钛毡，一是直通孔结构的孔道上下直通，更有利于反应水和氧气泡的传输，二是直通孔结构与催化剂层为面接触，接触面更大，电阻更小。

    ② “六合一”结构：将直通孔结构多孔传输层、细目钛网、粗目钛网、钛平板双极板、粗目钛网、细目钛网这六层组件按顺序焊接成一体化器件，替代现有的“钛毡+蚀刻钛双极板”结构。两者相比，“六合一”结构下，一是省去钛双极板的蚀刻成本，并减少钛板厚度，降低钛材用量；二是“六合一”结构仅需在直通孔结构多孔传输层阳极侧进行贵金属镀层，至少减少两面镀层，大幅降低贵金属用量。

    1MW 的PEM 电解槽，现有“钛毡+蚀刻钛双极板”（含三面镀层）为190 万元，“六合一”结构（含一面镀层）成本仅为30 万元，成本下降85%。直通孔结构多孔传输层是“六合一”结构的灵魂。一是在性能上，直通孔结构本身相比钛毡拥有诸多优势，具有更好的传质能力、更低的接触电阻,且直通孔结构与钛网为面接触，焊接点更牢固，寿命更长。二是在成本上，直通孔结构可采用PVD 镀法，而钛毡为保证寿命一般需要采用电镀，PVD 镀法的贵金属用量要比电镀减少50%以上。

    目前，业内已有不少企业开始尝试革命性的直通孔结构多孔传输层，以及全新的“六合一”结构，PEM 制氢技术的进步和降本如火如荼。星星之火，可以燎原。相信在这些具备开拓精神企业的引领下，中国氢能产业必将接棒锂电、光伏和风电，成为中国新能源产业的新名片。

    风险提示：技术进步不及预期、产业政策不及预期

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