內容概要：在堿性電解槽中，陰陽電極合計占電極套件成本的15%，占電解槽電堆元部件成本的8%，電極成本主要來自鎳基陽極。PEM電解槽膜電極由質子交換膜和陰陽極催化劑組成，陰陽極催化劑占膜電極成本的38%，占PEM電解槽電解電堆組件的9%。在政策的引導和支持下，企業和相關科研機構將加大研發投入，加快催化電極相關技術攻關，助力制氫效率提升。

關鍵詞：制氫催化電極、堿性電極、PEM膜電極、水電解制氫

一、制氫催化電極政策分析

目前，我國氫能產業仍處于發展初級階段，上升空間廣闊。隨著“雙碳”戰略持續推進，我國對氫能行業的重視不斷提高。尤其近幾年，氫能政策頻出，國家高度重視制氫產業鏈的發展。催化電極作為制氫產業鏈的重要一環，其技術和性能對制氫效率和質量產生較大影響，因此政策明確要求推進相關技術的研發和突破。2022年6月，工業和信息化部等部門發布《工業水效提升行動計劃》，提出著力突破高效催化劑等節水關鍵共性技術。同年8月，又再次發布《原材料工業“三品”實施方案》，支持催化、儲氫材料等關鍵基礎材料研發和產業化。在政策的引導和支持下，企業和相關科研機構將加大研發投入，加快催化電極相關技術攻關，助力制氫效率提升。

另一方面，國家政策也大力支持氫能產業發展和建設，尤其可再生能源制氫是政策扶持的重點領域。2022年3月，國家發展改革委等部門發布《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，提出構建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，重點發展可再生能源制氫。2024年3月，國家能源局發布的《2024年能源工作指導意見》中再次強調，重點發展可再生能源制氫，拓展氫能應用場景。隨著政策持續發力，可再生能源制氫建設將加快發展，電解水制氫需求釋放。催化電極作為電解水制氫的重要部件，其需求量也將隨之增多。

二、制氫催化電極行業發展現狀分析

堿性電解槽的成本主要包括兩個部分，即電堆元部件和輔助設備BOP，電堆元部件占堿性電解槽成本的45%。電堆元部件又可分為電極套件、多孔傳輸層、結構層等多個部分，其中電極套件就是堿性電解槽的隔膜和電極。陰陽電極合計占電極套件成本的15%，占電解槽電堆元部件成本的8%，并且，電極成本主要來自鎳基陽極。目前在大型堿性電解槽中，電極基材主要以純鎳網和泡沫鎳為主。一方面是由于鎳屬于過渡金屬材料，性價比較高；另一方面則是由于我國鎳網等產品較為成熟，鎳網寬幅也能夠滿足大型堿性電解水制氫裝置的需求。

隨著技術的進步，電解水制氫成本還有一定的下降空間，堿性電解槽成本下降的驅動力主要來自電耗成本和運維成本。其中，電耗成本下滑主要取決于電解槽制氫效率，而電極是影響電解槽制氫效率的關鍵因素。

PEM電解槽膜電極由質子交換膜和陰陽極催化劑組成，質子交換膜電解槽采用高分子聚合物質子交換膜替代了堿性電解槽中的隔膜和液態電解質，具有離子傳導和隔離氣體的雙重作用。目前水電解制氫所用質子交換膜多為全氟磺酸膜，制備工藝復雜，長期被美國和日本企業壟斷，如杜邦Nafion?系列膜、陶氏XUS-B204膜、旭硝子Flemion®膜、旭化成Aciplex®-S膜等。其中杜邦Nafion?系列膜具有低電子阻抗、高質子傳導性、良好的化學穩定性、機械穩定性、防氣體滲透性等優點，是目前電解制氫選用最多的質子交換膜。

陰陽極催化劑在膜電極中扮演著至關重要的角色，其主要作用包括加速催化反應、提高反應速率、進行選擇性催化以及提高PEM制氫的穩定性。PEM膜電極的催化層含有專門的催化劑，如鉑或銥，這些催化劑能夠降低水分解的能量門檻，從而加速電解過程中的反應速率。具體來講，陽極催化劑促進水分解生成氧氣和質子（氫離子），而陰極催化劑則促進質子（氫離子）與電子結合生成氫氣。陰陽極催化劑還能通過降低反應所需的活化能，使得電解反應在較低的電壓和電流密度下就能進行，從而提高了整個電解過程的能量效率和反應速度。同時，PEM電解槽膜電極中的催化層對氫氣和氧氣的生成具有選擇性，能夠確保在陽極主要產生氧氣，在陰極主要產生氫氣，從而有效地分離了產生的氫氣和氧氣，防止了氣體的混合，提高了電解過程的安全性。另外，在PEM電解槽的膜電極中，催化層還具有良好的化學穩定性和耐久性，能對長時間、高電流密度下的電解操作，保障PEM電解制氫的穩定性。

PEM電解槽的成本主要包括電解電堆組件和輔機兩部分，電解電堆組件成本占比為45%；電解電堆組件又可分為，膜電極、雙極板、多孔傳輸層、小組件等，膜電極成本占比為24%，其成本由金屬Pt、金屬Ir、全氯磺酸膜和制備成本四要素組成。其中，陰陽極催化劑占膜電極成本的38%，占PEM電解槽電解電堆組件的9%。陰陽極催化劑包括OER側催化層Ir和HER側催化層Pt，分別占PEM電解槽電解電堆組件成本的6%和3%。OER側催化層Ir是陽極催化劑，載量在4-12g/m2；HER側催化層Pt是陰極催化劑，載量約為4-7g/m2。

相關報告：智研咨詢發布的《2024年中國制氫催化電極行業發展現狀及企業布局情況分析報告》

三、全球制氫催化電極行業重點企業

賀利氏在貴金屬行業已有160多年的歷史。憑借在貴金屬催化劑方面深厚的專業知識，賀利氏PEM水電解制氫催化劑產品供應豐富。賀利氏貴金屬的產品組合包括具有不同貴金屬負載量的水電解制氫催化劑。

近年來，賀利氏貴金屬通過開發顯著降低貴金屬負載量的PEM水電解制氫催化劑，實現了突破性的創新。賀利氏貴金屬推出的新一代低銥負載催化劑產品H2-EL-xxIrO-S是一種低負載型催化劑，與早期產品相比，可將催化劑性能提高三倍，同時將CCM中的貴金屬負載量降低50-90%。

另外，賀利氏貴金屬的最新創新產品銥釕合金催化劑是基于釕的催化劑，用于PEM水電解。除銥外，釕也能催化析氧反應OER，這是PEM電解的關鍵部分。釕具有優于銥的催化活性，然而，與銥相比，釕在PEM電解槽的復雜條件下缺乏穩定性。為此，賀利氏貴金屬提出的新理念解決了這一問題，即通過一種新穎的方式將釕和氧化銥結合在一起，在保持釕催化活性提高的同時，還增強了穩定性。這種釕-氧化銥材料帶來了前所未有的活性提升。該催化劑的質量活性比氧化銥高出50倍，而且與單獨的氧化釕不同，能夠在操作條件下保持穩定。加速老化試驗證實了這種新型催化劑在30000次循環后的穩定性，其活性損失明顯低于氧化釕，與氧化銥相當。未來，節銥催化劑的應用將是氫氣增產的一個重要因素。

四、中國制氫催化電極行業重點企業

凱立新材主要從事貴金屬催化劑的研發與生產、催化應用技術的研究開發、廢舊貴金屬催化劑的回收及再加工等業務，其研發和生產的催化劑廣泛的應用于醫藥、農藥、顏料、染料、食品、化工新材料等領域。同時，凱立新材也在基礎化工、能源環保等催化劑應用領域不斷布局并取得突破。凱立新材開發的氫能領域專用催化劑包括電解水制氫催化劑、化學儲氫催化劑、氫燃料電池催化劑，涉及氫能從制備、儲運到應用全產業鏈。其中，凱立新材的電解水制氫催化劑包括析氫專用催化劑和析氧專用催化劑。

2022年，凱立新材的催化劑產銷量實現跨越式增長，產量為384.58噸，同比增長136.11%，銷量為371.9噸，同比增長163.03%。2023年，凱立新材的催化劑產銷量繼續保持高位，與上年同期基本持平。2023年，凱立新材的催化劑產量為391.61噸，銷量為372.83，分別同比增長1.83%、0.25%。目前，凱立新材的在研項目“氫能專項”中，與制氫相關的PEM電解水制氫催化劑的在研項目已完成百克級穩定生產階段。未來，凱立新材的制氫催化劑產能將有所提升，推動催化劑產銷量繼續上漲。

五、制氫催化電極行業發展趨勢

堿性電極占堿性電解槽電堆元部件成本的57%，其成本以制備成本為主。因此，堿性電極的降本之路可從規?；a入手，提高生產效率，從而降低制備成本。我國堿性電極技術不斷突破，產品性能得到顯著提升，為堿性電極的規?；a奠定了基礎。同時，隨著氫能產業的快速發展，市場對堿性電極的需求不斷增長，企業為滿足市場需求，也將加快堿性電極的規?；a。膜電極占PEM電解槽電解電堆組件成本的24%，其成本以材料成本為主。因此，膜電極的降本之路則需從Pt、Ir等材料入手，提高膜電極催化效率，降低Pt、Ir載量。近年來，許多企業加大研發力度，推出低Pt濃度的產品，降低制氫成本。在市場上，已經有一些低Pt濃度的產品被成功推出并得到了應用，這些產品不僅降低了成本，還提高了產品的性價比，受到了市場的歡迎。

在政策和市場的驅動下，企業以及相關科研院所也不斷推進新型制氫催化劑的研發，通過提高反應效率和催化劑壽命，從而提高制氫效率和經濟性。同時，制氫催化電極等關鍵技術的研發力度將持續加大，研發腳步提速，推動技術創新和產業升級。制氫催化電極技術升級不僅有助于降低氫能的生產成本和使用成本，提高氫能的經濟性和普及性；還將加速制氫催化電極國產替代，降低我國制氫催化電極對國外市場的依賴度，增強行業競爭力和穩定型，助力氫能產業的快速發展。

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《2024年中國制氫催化電極行業發展現狀及企業布局情況分析報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。