PEM水电解制氢应用进展

可再生能源加速发展使得大规模消纳可再生能源成为突出问题。Power-to-Gas（P2G）将可再生能源发电转化为氢气，可提高电力系统灵活性，正成为可再生能源发展和应用的重要方向。

PEM水电解制氢技术具备快速启停优势，能匹配可再生能源发电的波动性，逐步成为P2G制氢主流技术。过去10年全球加速推进可再生能源PEM电解水制氢示范项目建设，示范项目数量和单体规模呈现逐年扩大的趋势。

目前PEM水电解制氢已迈入10 MW级别示范应用阶段，100 MW级别的PEM电解槽正在开发，NEL-Proton、SIEMENS、ITM Power等公司在技术与装备制造方面处于领先。

美国、欧盟是全球发展P2G的重点地区，且制定了详细发展规划。2014年欧盟提出PEM水电解制氢技术发展目标：第一步开发分布式PEM水电解系统用于大型加氢站，满足交通用氢需求；第二步生产10、100、250 MW的PEM电解槽，满足工业用氢需求；第三步开发满足大规模氢储能需求的PEM水电解制氢系统。

2015年SIEMENS、Linde Group等公司在德国美因茨能源园区投资建设全球首套MW级风电PEM水电解制氢示范项目，氢气供应当地加氢站、工业企业，富余氢气直接注入天然气管网。当可再生电力价格低于3欧分/kWh，项目启动PEM水电解制氢设备，反之上网发电。

炼油、化工、钢铁等碳密集型行业也是PEM水电解制氢的重要应用场景。2019年Shell和ITM Power合作，在德国Rheinland炼油厂建设10 MW可再生能源PEM水电解氢工厂，每年可为炼厂提供1 300 t绿氢。

海上风电更大规模发展，走向深远海将是大趋势，但实施中面临电网建设难度大、成本高的瓶颈。海上风电制氢将是实现深远海风资源经济有效开发的潜在路径。目前Shell、SIEMENS、Ørsted、TenneT等公司正推动欧盟海上风电制氢从概念设计走向示范应用，这将是未来PEM水电解制氢技术的又一重要应用领域。

国内中科院大连化学物理研究所、中船重工集团718研究所等单位开展PEM水电解制氢技术研究，目前尚处于研发阶段，与国外存在差距。近几年国内可再生能源快速发展，弃水、弃风和弃光问题突出，国家提出探索可再生能源富余电力转化为氢能等，加大对可再生能源电解水制氢技术研发与示范支持。在建的河北沽源10 MW风电制氢是国内最大的风电制氢示范项目，氢气产品将用于工业生产和加氢站。

来源：现代化工
作者：纪钦洪,徐庆虎,于航,于广欣,刘强,肖钢
原标题：《质子交换膜水电解制氢技术现状与展望》

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