引言
随着氢能产业不断发展和国内绿氢项目兴起，电解水制氢技术和电解槽产品开发迎来快速发展期，本文聚焦PEM电解水制氢技术开发需求，围绕PEM电解槽产品设计研发过程中面临的一些技术选择问题，从基础理论层面进行研究分享，为实践开发提供指导和参考。
正文
电解水制氢已成为“绿氢”制取的重要方法，在ALK、PEM、SOEC、AEM四种电解水制氢主流技术中，PEM具有能耗低、响应速度快、电流密度高、产氢纯度高等优势，但目前还处于商业化初期，产业链国产化程度不足，PEM电解槽作为PEM电解水制氢的关键装备，在制氢系统中占据着重要地位，影响着制氢系统总成本。
要实现PEM电解槽降本，进行国产化技术开发，自主掌握电解槽产品核心技术和生产是必然路径。这里，未势能源就在电解槽产品设计研发过程中面临的反应温度和压力的选取及其考虑因素、参数变化对电解槽设计和操作运行的影响、电解槽要使用催化剂的原因及其开发重难点等问题，做一些基础性研究共享，供业内人士交流。
前提分析1：电解水制氢的热力学反应原理
液态水可以分解为分子形态的氢气和氧气，如下列化学反应方程式所示：
（1）
在标准状态下（温度298K，压力1barg）,上述水为液态，氢气和氧气为气态。反应的焓、熵、吉布斯（Gibbs）自由能的变化分别为：
（2）
从上式可以看出，水分解为强吸热（摄能）反应，吉布斯自由能的变化为正，反应为非自发反应。
除了液态水，水蒸汽也可以分解为氢气和氧气：
（3）
上式中，焓、熵、吉布斯(Gibbs)自由能的变化分别为：
