双碳目标提出以来，不含碳的可再次生产的能源成为能源行业的关注点，但由于可再次生产的能源具有间歇性和波动性，因此必须大规模发展储能。储能一般有电化学储能、氢储能等方式。相对而言，电化学储能中，电池是一个短周期、高频率、分布式的储能装置，而若要大规模、集中式、长周期的储能，业内逐渐将目光投入到氢能上来。

  与传统的化石能源不同，氢气和氧气能够最终靠燃烧产生热能，也能够最终靠燃料电池发生电化学反应转化成电能。不论是产热还是产电，副产物都只有水，不会产生温室气体及其他污染气体

  氢气热值可达143MJ/kg，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。

  目前常用的制氢方式包括化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢、其他可再次生产的能源制氢等。根据制氢工艺和二氧化碳排放量的不同，可划分为灰氢、蓝氢和绿氢三种路径。其中，绿氢也是通过光伏发电、风电及太阳能发电等绿色能源进行电解水制氢，也是当前氢能的投资热点和发展趋势。

  氢气作为能源载体和储能方式，能配合可再次生产的能源形成低碳能源体系，是工业深度脱碳与新能源深度脱网的结合。氢气可由可再次生产的能源制备，可再次生产的能源发电，再电解水制氢，从源头 上杜绝了碳排放。此外通过转化为氢储能，可以将可再次生产的能源规模化引入能源体系，同时解决了可再次生产的能源消纳问题，避免弃风、弃光、弃水现象，最终构筑以可再次生产的能源为主体的新型电力系统。

  自2020年双碳目标提出以来，我国氢能产业发展加速，氢能产量由2017年的1915万吨增长到2021年的3300万吨。

  根据氢气的制取工艺和碳排放量的不同，目前，行业内将制取的氢气分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。

  灰氢是通过化石燃料燃烧/工业副产转化而来的氢，生产的全部过程中释放大量的二氧化碳，没办法实现零碳生产，技术成熟且成本较低，是目前的主流制氢方式，占当前全球氢气产量的95%；

  蓝氢是在灰氢的基础上利用碳捕捉封存技术（CCUS）减少生产的全部过程中的碳排放，实现低碳制氢，作为过渡性的技术手段；

  绿氢是通过清洁能源和可再次生产的能源通过电解工序制取的氢气，在生产的全部过程中不会产生二氧化碳，被称为零碳氢气。

  从我国的制氢结构来看，目前我国氢气来源主要以煤炭为主，2020年我国煤制氢占比达62%，天然气制氢占19%，工业副产氢占比18%，电解水制氢占比仅有1%。

  由于绿氢在储能、碳排放等方面具备突出优势，目前占比非常低，而政策和市场对绿氢的需求较大，因此受到资本的热捧，成为市场热点。

  目前电解水制氢（绿氢）的主要技术路线有碱性电解、质子交换膜（PEM）电解以及固体氧化物（SOEC）电解三种技术路线。

  目前电解水制氢技术以碱性电解水为主，PEM电解水制氢具有很大的发展的潜在能力，SOEC电解水制氢技术仍在实验室阶段。下面展开叙述这三种技术路线. 碱性电解水制氢

  在直流电作用下，在阴极，水分子被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子；

  PEM电解槽主要由阳极端板、阴极端板、阴阳极扩散层、阴阳极催化层以及质子交换膜组成。其中，端板的作用是固定电解池组件，并引导电流传递，分配水、气，扩散层起集流、促进气液传递等作用，催化层的核心是由催化剂、电子传导介质、质子传导介质组成的三相界面，是电化学反应的核心场所。

  质子交换膜通常用全氟磺酸膜，传递质子，隔绝阴阳极生成的气体，并阻止电子的传递。

  由于PEM电解槽采用的是质子交换膜固体电解质，产生的气体无需进行脱碱处理；

  目前PEM电解水技术的缺点在于成本比较高，主要是由于催化剂要用到贵金属铂，成本一时难以降低，这一点与燃料电池面临的问题是一样的，怎么来降低催化剂的铂载量或寻找新的低成本的替代材料，也是当前要研究并攻克的关键技术问题。

  目前，碱性电解水制氢技术已相当成熟，并已大规模应用。PEM电解水制氢技术也已小规模应用，实现基本商业化。与之相比，固体氧化物电解水技术仍处于实验室研发阶段。

  在较高温度下（600~1000℃），在固体氧化物电解槽的两侧电极上施加一定的直流电压；

  由于PEM电解槽在原理上是PEM燃料电池的逆反应，在结构组成方面与燃料电池有很大的相似之处。随着上游制氢日益火热，燃料电池相关厂家基于在燃料电池方面的技术正逐渐拓展业务到PEM电解槽上来。