科普：电解技术的关键性能参数介绍（电解厂的投资成本等）

电解制氢作为一种重要的绿色氢能生产技术，其技术经济可行性对于其在动态能源系统中扮演核心角色至关重要。我们可以从材料可用性、投资成本、运营成本、寿命和效率四个关键参数，对当前电解技术（主要是碱性电解与质子交换膜电解）的现状与展望进行分析。

一、材料可用性

材料可用性是评估电解技术可持续性与大规模应用潜力的基础。

碱性电解： 该技术材料资源充足，不存在明显的“瓶颈”。目前已有兆瓦级产品上市。其核心材料镍全球年产量巨大，且可从不锈钢中大量回收；电解质KOH可通过氯碱电解法大规模生产，年产量超百万吨。

质子交换膜电解： 该技术的材料可用性受到较大限制，因其依赖铂、铱、钌等贵金属作为催化剂。这些金属年产量极低，且与铂的生产直接相关。尽管从总量上看，建设吉瓦级制氢项目所需的贵金属量占年产量比例不高，但市场的微小波动仍可能导致成本显著变化。

二、投资成本

投资成本是决定项目初始投入的关键因素。

目前，电解厂的投资成本介于1000至2000欧元/千瓦之间，其中成本下限通常对应碱性电解，上限对应质子交换膜电解。根据预测，到2030年，两类技术的投资成本有望降至约600欧元/千瓦。

实现这一降价目标的关键在于规模化与自动化生产。目前电解槽功率相对较小，多用于细分市场，尤其是质子交换膜电解，其成本下降更依赖于技术创新。而碱性电解作为成熟技术，其成本下降将主要依赖于产量的提升。

三、运营成本（不包括电力成本）

运营成本主要指维护和维修费用，不包括占大头的电力成本。

基本构成： 运营成本通常占资本支出的2%至5%，包括计划内/外维护和材料成本。具体成本因工厂规模而异，因为维护人力并不随规模线性增加。例如，1MW系统的年维护成本可能占资本支出的5%，而10MW系统的占比可能降至2%。

成本细分： 运营成本分为人工成本和材料成本。材料成本与采购相关，约占采购成本的1.5%；人工成本则因工厂所在地、规模及员工能力差异很大。对于超大型制氢厂，单位劳动力的成本通常更低。需要注意的是，若考虑电力成本，它将是运营成本中的最主要部分。

四、寿命和效率

寿命和效率直接关系到系统的长期经济性。

寿命： 电解槽的寿命取决于其电压下降率，即为了维持稳定产氢量，需要逐渐增加运行电压。电压下降由催化剂、电解质、隔膜等部件的衰减引起，会导致电极过电位和欧姆电阻增加。

目前，碱性水电解系统的电压下降率较低，为0.4至5微伏/小时。

质子交换膜电解槽的电压下降率较高，可达15微伏/小时。

电压下降意味着系统效率随运行时间而降低。在正常条件下，电解槽不会完全失效，但其寿命与可接受的效率损失相关。据主要制造商估计，碱性电解槽的使用寿命可达90,000小时。

效率： 在规划新系统时，必须考虑效率随运行时间衰减的因素，以确保其全生命周期的经济性。

总结： 碱性电解在材料可用性和技术成熟度上具有优势，而质子交换膜电解在性能上存在挑战但技术创新空间大。两者投资成本均有下降空间，且运营成本与规模效应强相关。寿命和效率的衰减是影响长期运行成本的核心，需要在系统设计时予以充分考虑。