2021年7月，欧洲最大的质子膜交换电解（PEM）制氢项目在德国科隆市莱茵炼厂（REFHYNE）投运，该项目装配了10MW级PEM电解槽，由ITM Power提供，每年可生产多达1300吨的绿氢，同时该项目还将扩产至100MW的第二期工程规划提上日程。

截止2020年底，全球已有约70个在建的绿氢项目，“绿色氢气”作为实现气候目标的新兴领域，正成为行业的焦点。大量来自政府和私人投资者的资金开始流入该行业，包括传统能源巨头、装备制造企业以及初创公司等超万家企业正在迅速切入绿氢产业链。

毫无疑问，绿氢产业有着广阔的发展空间，但同时也面临着降低成本的严峻挑战。氢要真正成为一种具有成本效益的减少排放的能源，还面临着技术、经济和政策方面的挑战。氢工业必须在氢的生产、分配(储存、运输、加注)和终端使用方面做到更便宜、更高效，以实现经济上的可行性和商业上的可扩展性。

2021年4月，世界知名企业管理咨询公司Boston Consulting Group（BCG）发布了《氢能的绿色科技机遇》，文中指出了各环节的发展机遇和挑战，并详细分析了绿色氢产业链的特点。结合BCG的分析，总结了绿色氢产业特别是电解水制氢产业的发展潜力和竞争格局。

绿氢产业链减排潜力巨大

氢可以通过多种工艺和能源来制造。世界能源理事会根据生产来源将氢分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是指从天然气、煤炭等化石燃料中生产的氢，其生产成本最低，但碳排放高，广泛应用于化工行业。蓝氢是灰色氢的“升级版”。在制氢过程中结合碳捕集与存储技术，碳排放可降低约90%，成本相应较高。绿氢利用风能和太阳能等可再生能源发电，然后电解水生产氢，这是最昂贵的。其中，绿氢从源头上消除了碳排放，是一种真正意义上的清洁能源。

在绿氢工业的应用端，减排潜力最大的领域是冶金和交通。据估计，到2050年，清洁氢气可以通过在化工、运输和制造方面的应用，使每年减少至少50至60亿吨的温室气体排放。这相当于到2050年所有绿色技术减排的15%左右。

降本——既是挑战也是机遇

目前，可再生能源制氢主要是利用电解水制氢。现阶段电解水制氢技术发展面临的主要挑战是高成本。电解水制氢成本比煤、天然气使用的蒸汽重整制氢和工业副产气纯化制氢成本高2~3倍。

电解制氢设备居高不下主要包括以下原因：

电解槽的关键部件(膜、双极)需要大量的贵重金属材料。例如，目前的PEM电解槽需要使用阴极为铂、阳极侧为铱或钌的材料。研究机构正在探索如何在保持设备耐用性的同时减少所需的贵金属数量。

电解槽设备的制造成本较高。因为电解槽制造要求精度高，自动化程度低，且缺乏相应的质量标准。

电解水制氢工程规模小，辅助系统成本高。一个完整的电解槽制氢系统除了电解槽设备外，还需要大量的周边辅助设备系统(包括压缩机、泵、缓冲罐、冷却设施等)。目前，单个项目电解制氢装机容量相对较小，因此对周边元器件系统的需求成本比相对较高。

降低电解槽及外围设备的成本、提高制氢系统的效率是绿氢降本的关键。根据BCG的测算，如果电解槽设备产量从每年的50件增加至1000件，通过降低材料成本并提高制造的自动化和标准化，就可将制造碱性水电解槽设备的成本降低30~40%，并将外围设备成本减少20~30%，这样整个系统的成本将降至280~350美元/kW。而对于PEM电解槽，则需要将设备成本下降40~50%，外围设备成本下降20~30%，才能将整个系统的成本降至320~400美元/kw。除了降低成本以外，提高效率也是电解槽设备未来的投资方向。例如通过改进材料可以将PEM电解槽的系统效率从60%提高到70%。

降低成本是电解水制氢的最大挑战，同时也创造了巨大的投资空间。据BCG预测，到2050年，全球绿色氢产业链各环节所需设备及零部件的总投资需求将达到2000亿美元/年，其中电解氢及周边辅助系统的设备及零部件的投资需求最高，可达到500 - 600亿美元/年，占总投资需求的四分之一。

前景看好迎来众多投资者入场

据统计，目前全球活跃的电解槽供应商超过百家，其中2/3是在2020年才进入该领域的。此外，目前近一半活跃的电解槽制造商专注于开发PEM设备。许多公司选择PEM技术路线，这也表明PEM是业界公认的最有前景的电解水制氢技术。

总之,由于氢能高度的市场细分,和商业模式,技术路线和政策支持等都有一定的不确定性,因此众多已经进入或计划进入氢能市场的企业需要确保拥有核心专业技术，并基于技术、市场、区域等多种因素综合考虑，制定合理的市场进入策略。