堿性電解水技術(AWE/ALK)，以30%(質量比)KOH(目前主流)或26%Na0H的水溶液為電解質，用隔膜(PPS膜或復合膜)將陰陽兩極分離開，對兩個金屬(臺金)電極通直流電、水分子分解生成氫氣和氧氣。在直流電作用下，在陰極，水分子被分解為氫離子H+和氫氧根離子0H-，其中H+得到電子生成氫原子、進一步生成氫分子H;0H-則在電場作用下穿過多孔隔膜到達陽極、進而失去電子生成水分子H,0和氧分子0,。相應的陰極和陽極化學反應如下:

經百年的發展，AWE技術的主要優勢在于技術成熟和成本較低，且超大規格產品陸續發布、更適用于大規模、連續制氫。但AWE技術在能耗、產氣純度和安全等方面存在不足。電陽高和電流密度低易導致生產效率偏低、隔膜孔徑大易產生氣體雜質、啟停慢需要預熱、不適應負荷波動較大的可再生能源、體積和重量較大難以小型化、堿液有腐蝕性且無害化處理提高成本等問題影響了其快速推廣。

AWE電解槽的結構由兩端板和多組長螺桿-螺母結構將數一甚至上百個電解小室串聯緊國而成，每個電解槽小室結構主要為“極板:密封墊片-電極,隔膜-電極。AWE電解槽在設計上存在以下不足:1)隔膜孔徑較大，影響電解效率和氣體純度。為減少對離子傳輸的阻礙、允許電解液更容易穿過密封墊片-極板”嗝膜并降低電解液電阻、滿足較高的電流密度和流量操作要求。缺點是容易無法避免氫氣和氧氣的擴散，擴散后的氧氣易在陰極被還原生成水、降低電解效率、同時還容易出現氫中氧和氧中氫的爆炸隱患。2)無法快速啟停響應。因為必須時刻保持電解池的陽極和陰極兩側上的壓力均衡，防止氫氣、氧氣穿過多孔隔膜混合，進而引起爆炸。3)堿性電解槽工作溫度為70~90℃，而槽溫提升需要時間。如果間歇式運行導致電解槽溫度長期低于工作溫度，會影響電解效率、提高能耗。因而AWE電解槽對于具有間歇性、波動性特點的可再生能源適應性較差。

國內較早引進了堿性電解水技術，并不斷改進和演化:

1)20世紀50~70年代國內AWE電解槽單槽產氫量較低、能耗較高，使用的隔膜和電極分別以石棉隔膜、鎳網電解為主。2)70~90年代國內AWE單槽產氫量突破200Nm/h，以拉桿式圓柱形結構為主，取得PPS隔膜、優化密封墊片，直流電耗降到4.8KWh/Nm'等成果。3)21世紀至今AWE主流單槽產氫量達1000Nm/h，并取得2000、3000Nm'單槽產量的突破，電耗降低至4.2KW/h，壽命長達20年從技術演進歷程和競爭格局方面看，國內AWE技術的源頭主要為中船718所與蘇州蘇氫、天津大陸并稱“老三家”，由這三家開啟技術演化和傳播，也由此誕生了中電豐業、揚州中電、隆基氫能、凱豪達等排名靠前的玩家。隔膜、電極與催化劑是最關鍵的材料和零部件，國產化進度相對是最慢的一旦全面突破后將大大加速國產電解槽出海搶占全球份額。目前其他賽道如化工催化劑、電鍍、冶金電極、紡織等領域的企業跨界較多，而電解槽企業主動向上游發力亦不罕見，都將推進關鍵材料與核心零部件的國產化。結構與流道設計、電性能、結構件加工成本等因素亦會成為未來電解槽企業構筑競爭力的重要方面，需要研發團隊經歷長期的時間積累。由于國產產業鏈和人才體系不斷完善，助力不少其他領域的裝備企業得以快速切入AWE電解水領域。因此如今風電、光伏、石化等企業跨界布局電解槽產業，AWE電解槽產能和廠家數量快速增長，電解槽行業格局快速變化。另外，也需要多關注終端用戶或氣體運營商向上游延伸的企業，能夠得到大客戶(同時也是大股東)的示范項目支持、得以迅速迭代產品，如石化機械、華電重工、中集安瑞科等。

國內AWE電解槽企業在大標方、高電密、低功耗等方面的研發已經全面領先于歐美日，在未來國內各示范項目陸續落地、工程經驗不斷積累和關鍵材料國產化推進的背景下，未來國產裝備在該領域的領先優勢將更加明顯。未來裝備全面出海、尋求歐洲大企業的OEM合作可能會加速。不重視供應鏈中國化的歐美企業也將逐步失去競爭力。

AWE電解槽系統由電解電堆(主機)和輔機設備兩部分構成。以1MW級別的AWE電解槽系統為例.輔機和電堆的成本占比分別為當前成本占比均約50%。1)輔機設備包括:電力系統/制氫電源，包括電源、變壓器、整流器等，將交流電轉化為穩定的直流電源，成本占比30%;氣體分離與干燥純化設備，將氫氣氧氣、堿液分離并進行氣體提純，成本占比30%;其他設備，包括冷卻干燥系統、補水系統、堿液系統等，發揮保證堿液、水的穩定供應，降溫或冷卻氣體，監測氣體純度和系統運行等作用，成本占比約40%。2)電解電堆包括:膜片/電極組件，成本占比57%;多孔傳輸層，主要為泡沫鎳板或鎳絲網等材料與結構，成本占比8%;極板，也稱雙極板，成本占比7%，常用鑄鐵金屬板、鎳板或不銹鋼金屬板結構層(極框)，與極板共同實現對電解小室的結構支撐，成本占比14%;電堆組裝，成本占比10%包含端板、及拉緊螺桿、銅排等零件;另外還有墊圈密封件、框架等小組件，成本占比4%。其中，膜片/電極組件的制備工藝占其成本的72%，主要是在電極網上涂布催化層;而膜片/電極組件的隔膜、鎳基陽極和鎳基陰極，分別占成本比重14%、11%、4%。催化劑涂覆是關鍵工藝，目前主要為催化劑供應商掌握，通常為外協加工方式。3)AWE電解小室(Electrolytic cell)的核心零部件包括極板、極框、隔膜和電極(片):極板的主要作用是傳導電子，需要電解電流分布更均勻、并減少接觸電阻和增加電流密度，以降低制氫能耗。目前電解槽主要采用雙極壓濾式結構，同一塊極板在外加電場的作用下一面帶正電、另-面帶負電，分別作為陽極區和陰極區的極板。

極驏著直感何捕位貼炲坮寛蓄黑極板觜?泮部，設置有氣道孔和液道孔，主要作用包括引導堿液從外部進入小室，并分流陰極區電解液和陽極區電解液。

隔膜的主要作用是在允許電解液離子通過的同時防止氫氣和氧氣混合。第一代石棉隔膜已被淘汰;第二代隔膜包括PBI、PPS(聚苯硫醚)，其中國內以PPS隔膜為主流、正在推進國產化:第三代隔膜包括PPS+無機層涂覆的復合膜等，目前正在大量商業化驗證:未來研發重點涵蓋聚四氟乙烯樹脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纖維隔膜、聚砜纖維隔膜等。電極和催化劑層決定制氫效率。根據法拉第定律，在電極界面發生化學變化的物質的質量與通電電量成正軒莆。 增大電流密度的關鍵是提高某個單元電壓下催化劑表面發生的電化學反應的速度，這取決于催化劑的兩個特性，即催化位點的數量和催化位點的本證活性。電極結構形式主要為純鎳網、泡沫鎳、鎳氈等，通過熱噴涂、離子噴涂、氣體動力噴涂(冷噴涂)、滾涂煅燒法等工藝將催化劑附著騍灰官正沒已電鷦腺詭緞敗?；恼D辰上璽賁，目前主流AWE均采用鎳基催化劑、最常用熱噴涂雷尼鎳，催化劑活性越高通常成本越高，在特殊應用場景下也會增加含量極低的釕或銥等貴金屬催化劑以提高催化效率。

AWE電解槽已基本實現國產化，但產業鏈部分環節進口依賴度仍較大。極板密封墊片、制氫電源等環節已經完全實現國產化，但在具體市場格局上存在差異。密封墊片由國內2~3家企業占據大部分市場份額，主要企業包括氟達氫能、科賽新材等。極板主要采用委外加工的形式

AWE電源是溝通電網與電解槽、將交流電轉變為直流電的設備，成本占比較高，挑戰在于面對不同能源場景、電網特性、電解槽規格各異的場景下，保證電氫耦合效率。陽光電源、國電南瑞等傳統電源企業已有布局，2023年以來英特利、雷動智創等制氫電源企業分別獲得近億元和千萬元級別投資。

隔膜屬于國產化程度較低的關鍵零部件。國內電機水裝備企業主要使用的PPS隔膜由日本東麗占據主要市場份額。而新一代的復合隔膜還處于商業化驗證階段。2023年以來，國內的中科氫易、刻沃刻科技、碳能科技等復合隔膜企業，獲取多輪千萬級或單輪億元級別投融資。