（1）ALK电解槽：目前电解水制氢产业化的首选，未来存在降本空间：ALK电解水制氢技术是指在碱性电解质环境下电解水制氢的技术。与其他水电解设备相
比，ALK电解槽的优势在于极板中不含有贵金属，造价相对较低且技术成熟，而ALK电解槽的劣势在于要求电力稳定可靠，不适用风光等间歇性电能，氢气纯度
相比PEM、SOEC等电解槽较低；ALK电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电板、隔膜等零部件组装而成，包括数十甚至上百个电解小室，由螺杆和端板把这
些电解小室压在一起形成圆柱状或正方形，每个电解小室以相邻的2个极板为分界，包括正负极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极6个部分。
a.ALK的电解液材料中，工业上多使用质量分数为30%的KOH溶液或质量分数26%的NaOH溶液。
b.PPS复合膈膜是主流ALK电解槽膈膜的使用材料，但国产替代与降本依然是未来研发的重点。
c.膈膜材料选择方面，最早ALK设备采用石棉膈膜，但是由于石棉膈膜存在毒性，目前已经被限制使用。目前国内主流膈膜为以聚苯硫醚 （PPS）为基地的新型复合隔膜，具有尺寸稳定性好、耐蠕变、耐热等优势，且复合膈膜改善了PPS织物亲水性弱的问题;但是目前国内复合膈膜市场主要由东丽、AGFA等厂商垄断，且每平米价格在400-900元左右，按1000标方的电解槽所需1200平米隔膜计算，单台电解槽的膈膜成本在48000元左右。此外，聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜、聚砜类隔膜（PSF）等也有望成为新的膈膜材料选择。
d.催化剂选择方面，国内目前的ALK电解设备生产商主要采用镍基催化剂，包括纯镍网、泡沫镍或以纯镍网、泡沫镍为基底喷涂高活性催化剂。目前镍基催化剂的制备工艺较为成熟，镍网的幅宽能够满足大型碱性电解水制氢装置的应用，而且目数、厚度可以较好地控制。随着未来ALK电解槽制氢规模的进一步提升，镍网催化剂有望朝着有这个更大表面积，更多催化位点的雷尼镍催化剂方向发展。
e.极板的降本与轻量化也是未来ALK电解槽降本的发展方向。极板是ALK电解槽的支撑组件，起着支撑电极、隔膜以及导电的作用，也是整个电解槽中重复量最多的部件。在ALK电解槽中极板成本占20%-30%，由主极板和极框组成，主极板表面布满凹凸状结构，与隔膜两侧的电极进行多点位接触，降低内部电阻。目前市场上根据主极板的凹凸状结构，分为乳突型极板和板网型极板;目前主流极板整体采用制造难度较高且容易短路的碳钢金属板材，部分企业研发出非金属极框，但尚未大规模使用。
f.因此未来寻找成本低廉、密度较低且性能优良的材料来制作极板是ALK电解槽降低生产成本的另一重要举措;与其他电解设备相比，ALK电解水设备操作容易实现、成本投入低、使用寿命长，是目前水电解设备产业化应用的首选。
g.根据中国电动汽车百人会《中国氢能产业发展报告2020》，中短期内ALK电解设备依然是水电解设备市场的首选，占比约60~95%，且随着未来水电解制氢技术的进一步成熟，ALK制氢设备价格有望下降至0.6~1元/瓦。
(2) PEM电解槽：性能相比ALK更优，未来制造成本有望进一步降低,PEM电解水制氢技术是指使用质子交换膜作为固体电解质，使用纯水作为电解水制氢原料的水电解制氢技术;具体而言，PEM电解水制氢分为四个步骤：
①水（2H2O）在正极上发生水解反应，在电场和催化剂的作用下，分裂成质子（4H+）、电子（4e-）和气态氧（O2）；
②4H+穿过含有磺酸基官能团的固体PEM，在电场的作用下到达负极；
③4e-电子通过外电路由正极传到负极；
④到达负极的4H+得4e-生成2H2。PEM电解水制氢设备由PEM电解槽和辅助系统BOP构成。
(3)与ALK电解槽相比，PEM电解槽具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优势，更适合与风光储技术相结合。但是由于PEM电解槽需要在强酸和高氧化性的工作环境下运行，因此PEM电解槽对于贵金属材料例如铱、铂、钛的依赖度更高，导致目前的PEM电解槽设备造价较高。
(4)PEM水电解槽主要部件由内到外依次是质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板，其中扩散层、催化层与质子交换膜组成膜电极（MEA），是整个水电解槽物料传输以及电化学反应的主场所，膜电极特性与结构直接影响PEM电解槽的性能和寿命。
(5)在PEM电解槽的运行过程中，质子交换膜提供了只允许水分子、水合氢离子通过的传输通道，将质子从电解槽阳极输送到电解槽阴极，在电解槽内部形成离子传递的通路。
4) 质子交换膜在PEM电解槽中具有以下三种作用：
（1）作为固态电解质，将阳极反应产生的质子传导至阴极去参与阴极HER反应，为质子的传递提供通道；
（2）隔绝阴极侧和阳极侧的反应产物（氢气和氧气），避免氢气和氧气的相互渗透；
（3）为阴极侧和阳极侧的催化剂层提供物理支撑。
5) 当前PEM电解槽中的质子交换膜根据含氟量的多少可分为全氟质子交换膜、部分含氟质子交换膜和非氟质子交换膜。目前PEM电解槽中所用质子交换膜多为全氟磺酸质子交换膜。
5、随着国产替代化进程的加快，未来我国质子交换膜成本将进一步下降。随着我国东岳未来、科润新材等国内头部质子交换膜生产商的产能扩张进度加快，我国质子交换膜的进口依赖度将进一步下降。且根据IEA的预测，未来质子交换膜价格有望进一步下降至500元/平，成本下降与生产可控将进一步提升我国PEM电解槽的生产能力。
6、PEM电解水制氢设备的双极催化剂不同：目前市场上主流的PEM电解槽催化剂，阳极一般为二氧化铱、铱黑等铱基催化剂，阴极为铂碳催化剂。虽然二氧化钌（RuO2）和二氧化铱（IrO2）对析氧电化学反应的催化活性较好，但IrO2的稳定性更好。目前IrO2是PEM电解设备阳极催化剂的主要材料。
1）铂炭催化剂（Pt/C）是一种将铂负载到活性炭上的载体催化剂，属于贵金属催化剂的细分品类之一。根据GGII统计，目前PEM阴极催化剂的Pt负载量一般为0.4-0.6 mg/cm2。
2）气体扩散层起着传递水、氢气、氧气、催化剂等材料以及提供机械支撑的作用，一般阳极侧气体扩散层由抗腐蚀的钛金属制成，比如粉末烧结钛片、纤维烧结钛毡、钛网等，其表面可以进行贵金属涂层处理，以降低接触电阻。
3）根据GGII统计，目前市场上钛纤维毡每平的镀铂成本在5000~15000元不等。阴极可以选用碳纸和碳布等碳基材料，或同样使用钛材。随着未来PEM电解槽制氢规模的进一步扩大，气体扩散层的大尺寸生产能力、批量化供应能力以及降本能力将成为挑战。
4）根据美国Avcarb公司预测，2020年，全球气体扩散层市场规模达到3.84亿美元，预计2025年将达到16.83亿美元，年复合增长率（CAGR）为30.47%。
目前全球气体扩散层的碳纸技术仍掌握在日本Toray、德国SGL、加拿大Ballard、美国Avcarb等少数外企手里，而我国以通用氢能为代表的国内气体扩散层企业正在加速这一环节的国产化；由于气体扩散层的成本主要由加工费用主导，若规模化生产将会带来大幅的成本削减。因此，扩散层大规模生产工艺是未来重点发展方向。
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