電解水制氫技術(shù)中的堿性（ALK）、質(zhì)子交換膜（PEM）、陰離子交換膜（AEM）和固體氧化物（SOEC）各有優(yōu)勢(shì)。ALK成熟且成本低，但功率調(diào)節(jié)慢；PEM效率高且適合可再生能源，成本較高；SOEC效率高但技術(shù)難度大；AEM成本低，還在研發(fā)中。

電解水制氫是理想的綠氫制取技術(shù)，其中堿性電解水制氫技術(shù)發(fā)展最為成熟。相較于其他制氫方式，電解水制氫具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活、產(chǎn)氫純度高等特點(diǎn)，是一種理想的綠氫制取技術(shù)。電解水制氫的主要技術(shù)有：堿性電解水制氫（ALK）技術(shù)、質(zhì)子交換膜電解水制氫（PEM）技術(shù)、陰離子交換膜電解水制氫（AEM）技術(shù)和固體氧化物電解水制氫（SOEC）技術(shù)。

[來源：遲軍《電解水制氫技術(shù)進(jìn)展》

不同電解水制氫技術(shù)特性]堿性電解水制氫技術(shù)（ALK）是最早商業(yè)化的電解水技術(shù)之一。它使用氫氧化鉀溶液作為電解質(zhì)，并采用多孔膜作為隔膜，以及非貴金屬鎳基催化劑。這種技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于其技術(shù)成熟度高和成本較低，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。然而，堿性電解水技術(shù)也存在一些局限性，如工作電流密度較小、設(shè)備體積較大、維護(hù)成本較高等。特別是其功率調(diào)節(jié)速度慢、調(diào)節(jié)范圍較窄，這限制了它與風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性電源的匹配能力。

[圖來源：瞿麗莉《質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)在電廠的應(yīng)用》堿性電解水系統(tǒng)流程圖]

[來源：瞿麗莉《質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)在電廠的應(yīng)用》堿性電解水制氫結(jié)構(gòu)原理圖]

質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)（PEM電解水技術(shù)）是一種較新的技術(shù)，它使用質(zhì)子交換膜替代了堿性電解水中的隔膜和電解質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了氣體隔離和離子傳導(dǎo)的雙重功能。PEM電解水技術(shù)采用的質(zhì)子交換膜較薄，電阻較小，因此可以實(shí)現(xiàn)高效率和大電流操作，使得設(shè)備體積和占地面積都顯著小于堿性電解水設(shè)備。此外，PEM電解水技術(shù)可以承受更大的壓力，無需嚴(yán)格的壓力控制，能夠快速啟動(dòng)和停止，功率調(diào)節(jié)的幅度和響應(yīng)速度也遠(yuǎn)高于堿性電解水技術(shù)，非常適合于可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性輸入。盡管PEM電解水技術(shù)的價(jià)格比堿性電解水技術(shù)高，但其技術(shù)已基本成熟，并正在進(jìn)行商業(yè)化推廣，未來有廣闊的技術(shù)提升和成本降低空間。

[來源：瞿麗莉《質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)在電廠的應(yīng)用》PEM 電解水系統(tǒng)流程圖]

固體氧化物電解水制氫技術(shù)是一種在高溫下進(jìn)行的電解水技術(shù)，操作溫度通常在700℃到1000℃之間。這種技術(shù)的結(jié)構(gòu)由多孔的氫電極（陰極）、電極（陽(yáng)極）和一層致密的固體電解質(zhì)組成。由于其高溫操作，固體氧化物電解水技術(shù)具有很高的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，能夠顯著降低電能消耗，實(shí)現(xiàn)高效率的電解。此外，這種技術(shù)在某些特定場(chǎng)合，如高溫氣冷堆或太陽(yáng)能集熱等情況下，具有較大的優(yōu)勢(shì)。然而，固體氧化物電解水技術(shù)的技術(shù)難度較高，目前仍存在許多技術(shù)問題需要解決，成本也較高，尚未實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化應(yīng)用。

[來源：勢(shì)銀（TrendBank）SOEC 電解水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖]

[圖：質(zhì)子傳導(dǎo)型 SOEC工作原理]

[圖：氧離子傳導(dǎo)型 SOEC工作原理]

陰離子交換膜電解水技術(shù)（AEM）：能夠生產(chǎn)低成本、高效的氫氣，需突破關(guān)鍵材料技術(shù) 限制。電解槽結(jié)構(gòu)類似于 PEM 電解槽，主要由陰離子交換膜、過渡金屬催化電極極板、氣體擴(kuò)散層和墊片等組成，常使用純水或低濃度堿溶液作為電解質(zhì)。陰離子交換膜可以傳導(dǎo)氫氧根離子，并阻隔氣體和電子直接在電極間傳遞。AEM 電解水技術(shù)工作原理為，水從陽(yáng)極過陰離子交換膜到陰極，接受電子產(chǎn)生氫氣和氫氧根離子，氫氧根離子穿過陰離子交換膜到陽(yáng)極，釋放電子生成氧氣。氫氧根穿過陰離子交換膜回到陽(yáng)極并放出電子產(chǎn)生氧氣，氧氣隨后通過氣體擴(kuò)散層與電解液一起流出。AEM 電解水技術(shù)使用廉價(jià)的非貴金屬催化劑和碳?xì)淠ぃ哂谐杀镜汀㈦娏髅芏容^大、環(huán)保高效等優(yōu)點(diǎn)，并且可以有效地與可再生能源耦合。目前AEM 技術(shù)還處于研發(fā)階段，發(fā)展程度將取決于高效催化劑、聚合物膜、膜電極等關(guān)鍵材料技術(shù)的突破情況。

[圖：AEM電解水制氫結(jié)構(gòu)原理圖]

堿性電解水制氫技術(shù)是國(guó)內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的電解水制氫技術(shù)，發(fā)展最為成熟，目前占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位；PEM電解水制氫技術(shù)處于商業(yè)化初期，近年來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速；SOEC技術(shù)和AEM技術(shù)仍在研發(fā)示范階段，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。