碳達峰與碳中和目標下PEM電解水制氫研究進展

胡兵，徐立軍，何山，蘇昕，汪繼偉

（1 新疆工程學院控制工程學院，新疆 烏魯木齊 830023；2 新疆工程學院新疆煤礦機電工程技術研究中心，新疆烏魯木齊 830023；3 新疆大學電氣工程學院，新疆 烏魯木齊 830023）

能源是人類社會生存和發展的基礎，當前人類使用的主要為化石能源。化石能源的使用帶動了經濟社會的快速發展，同時也造成嚴重的環境污染及CO的排放。大量溫室氣體排放造成全球溫度升高，海平面上升，導致大量動植物面臨滅絕。為此人類迫切需要用清潔可持續的綠色低碳能源來代替化石能源的使用，減少環境污染和溫室氣體排放。為應對溫室氣體排放導致的氣候問題，聯合國提出目標是21 世紀末將全球溫度上升控制在1.5℃。我國提出力爭在2030年前實現碳達峰，爭取在2060 年前實現碳中和的目標，充分展現了我國經濟社會綠色、清潔發展的決心。

氫氣目前主要應用于化工原料、分布式能源及燃料電池汽車等領域。按照碳排放量的不同來分類，制氫技術可分為灰氫、藍氫和綠氫。灰氫來源于化石能源，占全部氫氣的95%以上，其制備過程必然有碳排放。藍氫是天然氣或甲烷重整后通過碳捕捉、碳封存等技術進行處理的氫氣，但碳捕捉、碳封存技術成本較高。綠氫是可再生能源通過電解水方式制備的氫氣，其制備成本主要由可再生能源的成本決定。氫能是未來的理想能源，而綠氫是氫能的最終狀態。

可再生能源（如風能、太陽能等）具有波動性、間歇性的特點，若大規模并網將影響電網的安全穩定運行。……