電解水制氫技術可以用來調節電網峰谷變化削峰填谷，維持電網系統穩定。適合小規模分布式發電制氫場景，可以與太陽能、風能等潮汐式發電結合併廣泛應用。未來若能降低成本，電解水制氫技術將成為能源網際網路的殺手級應用。
（本文來源：玖牛投資）
近日，加拿大氫能企業Hydrogenics宣布將為德國一加氫站提供大規模電解水制氫設備。Hydrogenics的客戶正在德國伍珀塔爾建造一座兆瓦級的加氫站，當地的一家垃圾處理廠為這套電解水制氫設備提供電力，實現廢棄物向清潔能源的轉換。這套制氫系統將在2019年交付，預計日產氫能力超過400千克。
圖 1 Hydrogenics質子交換膜電解水制氫機
來源：公開資料
現有電解水制氫技術主要有鹼性水電解、固體氧化物水電解和質子交換膜水電解三種：(1)鹼性水電解制氫應用廣泛，但汙染環境、效率較低;(2)固體氧化物電解水制氫工作溫度過高，導致電解材料的選擇、密封、運行受限，難以推廣和大範圍應用;(3)質子交換膜水電解制氫設備體積小、效率高，生產的氫氣純度高達99.999%，是最有前景的電解水制氫技術。該技術可以在高壓和高電流密度下工作，在空間受限、電量不穩定的情況下都可以正常運行。但電解水制氫的高成本一直是制約其應用的瓶頸。
從全球範圍看，目前制氫技術應用排名的前三分別是天然氣制氫(佔48%)、醇類裂解制氫(佔30%)和焦爐煤氣制氫(佔8%)。由於資源匱乏、環保要求高，日本主推電解水制氫技術。我國煤炭資源豐富，煤氣化制氫和焦爐氣制氫應用較多，似乎沒有發展電解水制氫技術沒有必要，這樣來看，Hydrogenics的先進PEM制氫技術對國內企業有何意義?
從實際應用場景角度，作者認為PEM制氫技術在產業鏈中位置獨特，不可或缺，值得業內關注技術背後的應用價值：
1、設備簡單、佔地面積小，應用條件靈活。電解水技術成熟，製得氫氣純度高以外，應用條件靈活是一大亮點。隨著氫燃料電池汽車的普及，人們對加氫站的需求必將越來越大。常規加氫站和加油站類似，佔地面積大，建設成本高;而採用電解水制氫的小微型制氫加氫站體積小，裝運方便(有條件的可以設計成可移動款式)，非常適合在土地有限的大城市、臨時場景、獨立的產業園區中使用。如圖2，本田與2016年推出利用太陽能電解水制氫的小型加氫站，可以為公司內部的氫燃料電池汽車加注氫氣。
圖2 本田智能氫氣站
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2、在儲能場景中應用前景廣泛。如圖3所示，PEM制氫技術在用電負荷低谷時利用電解水將富餘電能轉化為氫氣儲存，在用電高峰時將氫氣用來發電，這一特徵能夠保證發電機組功率持續恆定，可以用來調節電網峰谷變化，維持電網系統穩定。
圖3 電解水制氫、氫燃料電池原理
(1)居民小區對於發電機組和儲能裝置有小型化，儲能高適應性，發電穩定性的要求， PEM制氫技術能夠適應風電、光伏發電不連續，不穩定供電缺陷，促進分布式能源經濟發展。
(2)我國水電、風電等可再生資源豐富，部分地區存在棄水電、棄風電的現象，如果將這些棄電用於電解水制氫，可以產生客觀的經濟效應。對比鋰蓄電池系統，氫能源系統有儲能穩定，運輸方便，不衰減的優點，有更好的環境適應性。
圖4 風能分布式發電示例
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(3)國外產業示範案例。日本、德國已積極布局風電、光伏發電制氫項目;國內也開始利用豐富的水電、風電資源開展制氫項目，見表1。
表1 國內外風、光伏、水電制氫項目
圖片來源：玖牛研究院根據公開資料整理
小結：儘管目前由於水制氫成本較高，並不是我國制氫的主流方式，但隨著構建清潔能源社會的觀念深入人心，各國制氫技術和分布式儲能技術和應用的發展，水制氫成本將大幅下降而變得可以接受(詳見《氫氣製備產業技術經濟分析》)，小型化的PEM制氫技術必有殺手級用武之地。
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