PEM电解制氢技术将成新能源时代主流路线，质子交换膜是其核心部件！

在碳中和背景下，氢能源发展空间打开，不管可以用于燃料电池，还能用于工业生产中，降低碳排放。

以生产甲醇为例，若使用外部氢源，生产每吨甲醇可减少3.6吨的二氧化碳(能耗和生产工艺减排合计)。

而在氢能源发展中，质子交换膜是核心组件，不但在燃料电池中应用，在电解水制氢中也是核心部件，其性能的好坏直接决定水电解槽的性能和使用寿命。

1）PEM电解制氢技术将成主要趋势

在技术层面，电解水制氢技术可分为碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜电解水制氢（PEM）固体氧化物电解水制氢（SOE）和阴离子交换膜电解水制氢（AEM）。

其中，碱性电解水技术最为成熟，但无法快速调节制氢速度，与可再生能源适配性较差。

固体氧化物电解水制氢（SOE）采用固体氧化物为电解质材料，适合在高温环境下运作，能效更高，但处于初期示范阶段。

阴离子交换膜电解水制氢（AEM）以阴离子交换膜作为电解质隔膜，目前仍处于实验室阶段。

PEM电解水技术具有独特优势。无污染、无腐蚀；拥有更高的质子传导性，提升电解效率；同时有更宽的负载范围和更短的响应启动时间，与水电、风电、光伏（发电的波动性和随机性较大）具有良好的匹配性，最适合未来能源结构的发展。

PEM电解水技术近年在全球得到较多应用，新增项目数量和单项目装机规模也不断提升。

2019年全球新增兆瓦级PEM电解水项目8个，2020年法液空完成在加拿大贝坎库尔的20兆瓦PEM电解水项目建设。

目前囯内PEM电解项目规模较小，中科院大连化学物理研究所、中船重工集团718研究所等单位正开展PEM纯水制氢设备的研究与制造。

其中，质子交换膜是PEM水电解槽的核心组件。

2）质子交换膜的下游空间不断增长

①燃料电池作为质子交换膜主要应用领域，PEM燃料电池出货量不断提升。

据E4tech统计数据显示，全球燃料电池出货量从2011年的109.4MW增长至2019年的1129.6MW，年均复合增速达33.9%。

其中PEM燃料电池出货量从2011年49.2MW，增长至2019年的934.2MW，年均复合增速高达44.48%，占比已提升至82.7%。

②电解水同样是质子交换膜的一项重要应用领域。特别是近年，可再生能源飞速发展，而PEM电解制氢有望大幅增长。

据方正证券测算，2020-2023年电解水年新增装机容量将呈现高速增长，到2023将达1433.1MW，较2014年相比，年均复合增速将高达75.44%。

预计可再生能源电解制氢在2020年给质子交换膜带来的市场增量为4.03亿人民币，而到了2030年和2050年，将可为质子交换膜市场每年带来约17.2亿和59.8亿的规模增量，

3）国外企业占据主导地位，国内企业开始加速追赶

质子交换膜由于制备工艺复杂、技术要求高，长期被杜邦、戈尔、旭硝子等美国和日本少数厂家垄断。

据高工氢电统计，国内生产的膜电极目前多数使用戈尔的增强复合膜，市占率在90%以上。

目前，国内东岳、科润等企业也积极布局，东岳150万平米质子交换膜生产线一期工程已投产，科润100万平米质子交换膜项目也已开工。

随着国内技术的不断突破，国产质子交换膜实现进口替代空间巨大。

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