对于绿氢而言，常 用的制备方法是电解水制氢，光解水制氢、生物质制氢、核能制氢等新型制氢技 术尚处于实验开发阶段，目前不具备大规模制氢的能力。
电解水制氢是指在直流电作用下将水进行分解，产生氢气和氧气的技术，目 前主要分为碱性电解水 ALK、质子交换膜电解水 PEM、高温固体氧化物电解水 SOEC 和阴离子交换膜电解水 AEM。在技术成熟度上，碱性电解水和 PEM 质子 交换膜电解水处于成熟规模化应用阶段；高温固体氧化物电解水处于生产测试到 系统验证阶段；阴离子交换膜电解水 AEM 处于技术开发阶段。中短期内的大规模电解水制氢项目，仍将以碱性电解水和 PEM 电解水技术为主；长期来看 SOEC 和 AEM 技术，具备光明的应用前景。 碱性电解水 ALK 制氢技术是目前最为成熟，已大批量商业化规模使用的制 氢技术，单槽产氢量在 2000~3000Nm³/h，其工作温度介于 70~90℃，工作压力介 于 1~3MPa，电流密度通常小于 0.8A/cm²，制氢直流能耗介于 4.0~5.0kWh/Nm³， 能源效率介于 60~80%。
较之于其他制氢技术，碱性电解水制氢可以采用非贵金属催化剂且电解槽具 有 15~20 年左右的较长使用寿命，因此具有成本上的竞争力。但是该技术使用的 电解质是强碱，具有腐蚀性和危害性，加之其启动、调节速度较慢，运行功率范 围较窄，与可再生能源发电的适配性还有待进一步提升。 质子交换膜 PEM 制氢技术近年来产业化发展迅速，目前 PEM 电解单槽产 氢量在 400~500Nm³/h，其工作温度介于 50~80℃，工作压介于 3~7MPa，电流密 度通常介于 1~4A/cm²，直流制氢能耗介于 3.8~4.8kWh/Nm³，能源效率略高于碱 性电解。
质子交换膜电解技术流程简单，结构紧凑，体积远小于同规模的碱性电解系 统，且运行功率范围更宽 10%～150%，启动更快，适应可再生能源发电的波动 性特征，易于与可再生能源相结合。但是，PEM 电解槽需要使用含贵金属（铂、 铱）的电催化剂和特殊膜材料，成本较高，使用寿命也不如碱性电解槽，目前仍 处于示范推广阶段。 电解水制氢当前行业内的技术攻克目标主要是负荷响应范围、交（直）流电 耗、系统耗水量等，负荷响应范围主要是针对新能源发电的随机性、波动性实现 电解水制氢设备的 0%~150%宽功率响应、交（直）流电耗从 5.0kWh/Nm³水平降 至 4.0kWh/Nm³水平、系统耗水量从每吨氢耗水 20t 降至 10t。
高温固体氧化物 SOEC 制氢技术目前处于研究验证阶段，其工作温度介于 500~1000℃，工作压约 0.1MPa，电流密度通常介于 0.3~1A/cm²，能源效率在实 验室测试可达 90%。 高温固体氧化物电解多采用陶瓷作为电解质，材料成本低，具有很高的能源 效率，但工作温度要求高，需要额外的热源，可与核电站、光热、地热等系统的 热源相结合。高温固体氧化物技术最大优势在于可双向运行，既可以利用高温固 体氧化物电解（SOEC）将电转化为氢，亦可利用高温固体氧化物燃料电池（SOFC）将氢转化为电，便于为电网或微网提供平衡服务，并提高设备的整体利用率，降 低成本。SOEC 电解槽进料为水蒸气，若添加二氧化碳后，则可生成合成气（氢 气和一氧化碳的混合物），再进一步生产合成燃料。因此 SOEC 技术有望被广泛 应用于二氧化碳回收、燃料生产和化学合成品等，这是欧盟近年来的研发重点。
SOEC 电解技术尚需解决诸如高温下电堆衰减、热力系统构建、系统的热安 全问题等，国外已有企业开展小规模商业应用，国内目前仍处于实验室规模的验 证示范阶段。 阴离子交换膜 AEM 制氢技术，通常采用纯水或低浓度碱性溶液作为电解质， 与 PEM 电解的根本区别在于将膜的交换离子由质子改换为氢氧根离子。该技术 工作温度较低，介于 40~60℃，工作压力低于 3.5MPa，电流密度介于 1~2A/cm²， 能源效率介于 60~80%。
阴离子交换膜电解使用的电极和催化剂是镍、钴、铁等非贵金属材料，原材 料成本低廉，同时将碱性电解槽的低成本与 PEM 的简单、高效相结合，其系统 响应快速，亦匹配可再生能源发电的特性。若实现产业化，亦存在降本推广的潜 力。 AEM 目前仍然存在着诸多不足：如氢氧根离子导通率较低，膜的传导性低， 膜的机械、化学稳定性不高，电极结构和催化剂动力学需要优化等。AEM 性能 的提升通常是通过调整膜的传导性，或通过添加支持性电解质（如 KOH、NaHCO₃） 来实现，但这又会降低耐久性。因此 AEM 将面临更大的挑战，需要研制更薄或 具有更高电荷密度的膜，同时对 BOP 辅助系统也提出了较高的要求。
我国碱性电解技术已实现全产业链的国产化，碱性电解装备实现工业化批量 生产，产品性能与国际先进水平同步，部分指标优于国外竞争者。而产品成本远 低于国际水平，在市场上具备较强竞争力。早期聚焦碱性电解制氢技术与设备制 造的厂商包括派瑞氢能、考克利尔竞立、天津大陆等深耕多年的老牌企业，近年 来风电、光伏、化工、燃气等产业链企业先后布局碱性电解槽业务，同时依托大 量可再生能源制氢项目的驱动，行业产销量大增，涌现一大批包括阳光氢能、隆 基氢能、华电重工、长春绿动、石化机械等新秀企业。据公开数据统计，当前国 内电解水制氢设备厂商规划的总产能已达到 38GW，以碱性电解槽为主。
我国 PEM 电解技术实现了大部分的国产化，少量核心部件如质子交换膜主 要依赖进口。国内当前具备质子交换膜初步生产能力，处于验证阶段，但核心材 料，如膜树脂、膜溶液、催化剂等多为进口。国内第二代膜电极的制造技术已比 较成熟，实现对外出口。国内 PEM 电解装备厂家，主要包括国氢科技、山东赛 克赛斯、湖南淳华、派瑞氢能、中科院大化所等，已实现小规模商业化应用，但 设备价格远高于同等规模的碱性电解槽，在电流密度、电解效率、可靠性方面， 与国外存在差距。
我国高温固体氧化物电解技术总体产业化程度不高，推出的商业化产品较少。 现阶段国内企业 SOEC 电解制氢功率以千瓦级为主，集中在 2~25kW，电流密度 约 0.5~1.0A/cm²。设备厂家包括质子动力、上海翌晶、武汉华科福赛等，其中质 子动力于 2023 年 3 月在青岛投运一期兆瓦级产线，上海翌晶于 4 月下线年产能 达百兆瓦的 SOEC 电堆自动化产线。
我国阴离子交换膜制氢技术正处于小型研发示范阶段，清华大学、吉林大学、 山东东岳集团、山东天维膜技术有限公司进行了阴离子交换膜研制相关工作，中 科院大连化物所重点开展了催化剂的研发工作，中船 718 所开展了 AEM 电解槽 的集成与基础研发工作。北京中电绿波于 2023 年 8 月发布全国首台在线运行 10Nm³/h 的 AEM 离子膜电解槽，稳石氢能于 12 月发布 10kW 的 AEM 电解槽， 并拟搭建一期产能 4GW 的阴离子交换膜产线，北京申乾科技则是引进了德国 Enapter 公司 AEM 产品。整体来看，AEM 还是一项前沿技术，其产品寿命、产 氢规模等方面，离大规模商业化还有一段距离。
