碱性电解水制氢技术是较经济的，招投标价格已经降到每千瓦不到1000元，虽然应对波动性的性能不如质子交换膜电解水，但是，能更好适应波动性可再生电力的质子交换膜电解水技术现阶段高达每兆瓦600万的价格令投资者望而却步。中国大多数应用的是碱性电解水制氢，国外基本是质子交换膜电解水制氢，在未来能源体系里，电解水制氢路线的选择是多元化的。

从基础研究的角度，更好地适应可再生能源的波动对于电解槽安全和生产经济性而言尤其重要。厦门大学在化学学科拥有深厚的基础，尤其是电化学和催化领域在国内外享有盛誉，嘉庚实验室在氢能方面迭代布局了三大绿氢制备技术路线，突破适应可再生能源波动特性的大规模电解水制氢关键技术，降低材料与装备成本，为可再生能源离网制取绿氢提供技术支撑。实验室建立了“楼上研究楼下验证”（楼上基础研究+楼下工况测试）的机制，搭建有科研装备标准测试验证平台、校园离网制氢百千瓦测试基地和12兆瓦电解水制氢装备漳州测试基地，通过跨层级的验证反馈加快科研速度。

碱性电解水制氢技术项目负责人高小平博士，带领团队探索柔性碱性电解水制氢全链条解决方案。通过突破传统碱性制氢技术，研发高效电极、复合隔膜实现高电流密度和低直流能耗，在实验室小电堆测试中电流密度达到20000A/m²@ <1.9V. 2000A/m²@<1.5V；开发高效气液分离技术和精准调控实现快速冷启动，拓宽功率范围，全面应对离网制氢挑战，为可再生能源大规模消纳提供解决方案。对于波动性跟随，已实现快速冷启动、宽功率运行；在光伏离网状态下，低功率安全运行。通过核心技术-秒级冷启动，完成室温启动小于10秒满功率冷启动（行业水平1小时）。在百千瓦级光电测试中用光伏直驱电解槽，实现安全连续运行。

阳极是决定PEM电解槽性能、寿命以及成本的关键，PEM电解槽面临的技术难点是阳极材料贵、衰减快、国内产量低。陶华冰老师的团队，将主要精力投入到PEM电解槽阳极催化材料及其界面研究中，从原子/纳米尺度到宏观尺度，从催化剂性能、浆料配方、膜电极性能到电解槽设计进行体系构建，将不同材料放到工况下开展研究发现：在低电流密度下，不同催化剂组装出来的电堆在内阻和电荷传输电阻方面差异不大；但在高电流密度下，不同催化剂制备出来的电堆在电荷传输、传质方面却表现差异很大。

此外，我们也发现催化剂的性能并不能代表膜电极的性能，传质才是影响电堆性能差异的关键。为此，我们开发了相应的研究方法，开展从催化剂到膜电极，再到性能衰减机制研究。例如，催化剂与离聚物在膜电极中组装的多孔结构直接影响其电解水性能，即便在同样工艺下不同催化材料形成的催化层孔结构也有很大差异，裂纹促进传质，但催化层会被持续破坏造成传质阻抗快速下降。通过对膜电极催化层微纳米尺度的调控，实现了阳极离聚物与催化剂结构及分布的可控调节，使得我们的膜电极能在2安/平方厘米电流密度下稳定运行，并可运用狭缝涂布工艺实现量产。正是得益于工况测试平台的建设，电解槽尺寸放大3个量级，性能还能保持高度一致。基于低铱阳极的百千瓦级高电流密度PEM电解槽入选国家能源领域首台套重大技术装备，并可在强波动工况下运行在安全范围内。

基于上述两种技术路线的研究基础，嘉庚实验室联合了国家能源集团等10家单位合力攻关国家重点研发计划“30兆瓦混联制氢系统集成与示范应用”，目标是突破大规模可再生能源制氢系统的长效经济、安全运行技术瓶颈，开发ALK-PEM混联制氢系统耦联设计，实现大容量混联制氢系统集成与示范应用，推动氢能绿色制取产业规模化发展。