国内PEM制氢设备企业开始往更大标方的方向上 “发力“。

上海油压工作室近日，阳光氢能科技有限公司(下称“阳光氢能“)200标方PEM制氢系统启运发货，长春绿动氢能科技有限公司(下称”长春绿动“)“兆瓦级高性能质子交换膜电解制氢装备”项目顺利通过鉴定，国产PEM水电解制氢设备大有向200标方以上迈进的意味。

据了解，PEM电解水制氢设备制氢能力提升主要取决于电解槽，PEM制氢系统向200标方突破背后，PEM电解槽技术的提升才是难点所在，现阶段国内已经成熟应用的PEM电解槽大多在100标方以下，如何突破更大标方、更高功率密度仍是考验。

“PEM电解槽从50标方跨越到200标方，技术难度是几何级增加的。”NEL中国总经理竺炯操告诉高工氢电，PEM电解槽往更大标方的方向发展，在提升制氢能力的同时，意味着材料和制备工艺必须升级。

大标方PEM制氢设备发展现状

从国内主要PEM电解水制氢设备企业近期的表现来看，已经落地的多个项目都在往更大标方的方向发展。

上海油压工作室以阳光氢能为例，其近期启运发货的200标方PEM制氢系统，采用国内领先的PEM电解水制氢技术和IGBT制氢电源，利用电厂屋顶光伏为氢能系统提供电力，通过氢站内加氢设备给燃料电池重卡加氢，以达到氢能制、储、加一体化的示范性效果，是国内为数不多制氢系统在氢站制氢的商业化示范项目。

上海油压工作室阳光氢能方面表示，该套制氢系统除PEM制氢优势外，还具有智能化程度高的特点，采用智能控制算法与可再生能源波动、间歇性特点相契合兼具高效、经济、安全、智能等优势，有效适用于制、储、加一体化制氢项目。

上海油压工作室另一家公司，国氢科技旗下的长春绿动也在7月中旬推出了200标方的PEM制氢系统，该“兆瓦级高性能质子交换膜电解制氢装备”采用集成式制氢产品，由多个电解槽组合而成。

上海油压工作室目前，完成运行测试的兆瓦级PEM电解制氢装备已交付“吉林长春中韩示范区可再生能源制氢加氢一体化项目”绿氢示范项目使用，该装备的研发将加快推进PEM制氢研发制造基地建设与产品产业应用，助力国家电投在“绿电一绿氢一绿氨”协同消纳示范应用等方面的优势。

整体来看，我国PEM制氢企业布局中更多聚焦在小型电解槽的生产，这些产品主要应用于氢健康领域。近年来，中船718所、赛克赛斯氢能、阳光氢能、长春绿动等多家国内企业所公布的PEM电解制氢系统的制氢规模突破200标方，不断向大型PEM制氢装备的方向突破。

值得一提的是，目前国内多个公开的兆瓦级PEM电解水制氢项目的制氢系统所用的并非单电解槽，而是多个电解槽组合而成，国内鲜少有企业具备200标方PEM单电解槽的制造能力，无论是技术还是经验，国内企业与国外相比还有较大的差距。

上海油压工作室现阶段，国际上具备PEM电解槽设计和制造能力的企业不少，Nel、西门子和康明斯都其中的佼佼者。以Nel公司为例，其历史可以追溯到1927年，公司主要从事氢电解槽制造与加氢站业务，是全球最大的氢电解槽供应商、加氢站供应商。

上海油压工作室收购Proton Onsite之后，NEL公司PEM电解水制氢设备涵盖了从1.05Nm?/h到5000 Nm?/h的各种规格型号产品，其目前成熟应用的PEM单电解槽制氢能力可达250Nm?/h。其推出了便于户外使用的集装箱式PEM电解槽产品，可广泛应用于工业、运输和可再生能源制氢等场景。

大标方PEM电解槽的产业化瓶颈待解

现阶段，只有达到兆瓦级的PEM电解水制氢项目才会用上200标方以上的PEM制氢系统，但是由于 PEM电解水制氢设备价格过于昂贵，目前大规模电解水制氢市场基本被碱性电解水制氢设备占据。

上海油压工作室目前国内市场成熟应用的碱性电解水制氢设备制氢能力已经突破到1000标方以上，价格也从100万～1000余万元不等，其中1000标方的碱性电解水制氢设备价格大约在1000万元左右。而具备同样制氢能力的PEM电解水制氢设备的价格则是碱性电解水制氢设备的4倍以上。

成本高、价格贵是影响大标方PEM电解水制氢设备的市场应用扩张的主要因素，其主要瓶颈体现在PEM电解槽的核心材料方面。

以PEM电解水制氢所需的膜电极为例，虽然与氢燃料电池所用膜电极的名字相同、原理接近，但两者之间仍存在明显的材料和技术难度差异。

上海油压工作室一是所用质子膜的厚度、溶胀率不同。燃料电池质子膜厚度只有8-10微米，溶胀率较低，因此在连续卷对卷涂布时相对容易，质子膜不易出现变形;而电解水制氢所用的质子膜多采用115、117型号的均质膜，厚度在150-200微米之间，相对较厚，溶胀率较高，因此在涂布时，质子膜可能会出现溶胀、变形等情况。因此，电解水膜电极的涂布设备需要特殊的设计，不能直接利用燃料电池膜电极的涂布装备。

二是所用的催化剂及催化剂沉降情况不同。燃料电池膜电极使用的催化剂为铂碳，比重小不易在浆料中出现沉降现象;水电解所用催化剂为氧化铱，比重大且没有载体，因此在制作浆料过程中易出现聚集及沉降现象。

当PEM电解槽往更大标方的方向拓展时，所面临的材料和制造工艺难题就会成倍增加。

“单电解槽往更高功率密度的方向发展，水热管理、流场管理和密封都是较大的挑战，也大大提高了在制造工艺方面的要求。” 竺炯操表示，就膜电极来说，与大标方PEM电解槽相适配的膜电极尺寸明显变大，这对膜电极的涂布是极大的考验。表面积成倍的增加，不是简单的调整设备参数就能解决的，如何保证生产的一致性和稳定性，需要对生产设备和工艺有足够深刻的理解。

上海油压工作室好消息是，中国的PEM电解水制氢设备企业们正在跑步追赶。高工氢电获悉，国内的某PEM电解水制氢设备企业近期已经研发出了150标方PEM单电解槽，由这样2个150标方的电解槽所组成的300标方PEM制氢系统已经交付客户验证中。