在工業(yè)領(lǐng)域，PEM水電解制備的綠氫應(yīng)用于合成氨、煉油、化工、鋼鐵等碳密集型行業(yè)，有助于實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)；

在交通領(lǐng)域，采用PEM水電解制氫技術(shù)建造加氫站現(xiàn)場制備綠氫，應(yīng)用于燃料電池汽車、鐵路、航空及航運(yùn)等領(lǐng)域；

在電力領(lǐng)域，將風(fēng)力、光伏等新能源電力接入氫儲能系統(tǒng)，用于電解水制取綠氫，制得的氫氣儲存在儲氫罐中，需要時(shí)再將氫氣結(jié)合氫燃料電池發(fā)電并網(wǎng)，為電網(wǎng)供電，由此可以解決大規(guī)模消納可再生能源的問題。

PEM(Proton exchange membrane)是質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)的簡稱。

和堿性電解水制氫技術(shù)不同，PEM電解水制氫技術(shù)使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質(zhì)（30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液），并使用純水作為電解水制氫的原料，避免了潛在的堿液污染和腐蝕問題。

PEM電解槽運(yùn)行時(shí)，水分子在陽極側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，生成氧氣和質(zhì)子。

隨后，電子通過外電路轉(zhuǎn)導(dǎo)至陰極，質(zhì)子在電場的作用下，通過質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)至陰極，并在陰極側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子生成氫氣，反應(yīng)后的氫氣和氧氣將通過陰陽極的雙極板收集并輸送。

和堿性電解水制氫技術(shù)相比，PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

PEM電解槽的電流密度更大，通常在10000 A/m2以上。

PEM電解槽的產(chǎn)氫純度通常在99.99%左右。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料，產(chǎn)生的氫氣中不會帶入堿霧，有利于提升氫氣品質(zhì)。

另外，質(zhì)子交換膜的氣體滲透率低，這有助于避免氫氣和氧氣的氣體交叉滲透現(xiàn)象。

PEM電解槽無需嚴(yán)格控制膜兩側(cè)壓力，具有快速啟動停止和快速功率調(diào)節(jié)響應(yīng)的優(yōu)勢，適用于可再生能源發(fā)電波動性輸入

PEM電解水制氫技術(shù)目前設(shè)備成本較高，PEM電解槽的單位成本仍然遠(yuǎn)高于堿性電解槽。

由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運(yùn)行，因此設(shè)備對于價(jià)格昂貴的貴金屬材料如銥、鉑、鈦等更為依賴，導(dǎo)致成本過高。

PEM電解水制氫技術(shù)基本成熟，進(jìn)入了商業(yè)化早期階段。

但PEM電解水制氫技術(shù)仍然存在成本高的問題，包括質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層與雙極板等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步降低成本。

PEM電解槽內(nèi)的陽極材料需要在酸性環(huán)境下工作，環(huán)境條件非?？量蹋孕枰透g、耐強(qiáng)氧化環(huán)境，同時(shí)又能導(dǎo)電，且提高反應(yīng)速度的材料（特別注意金屬易被腐蝕,導(dǎo)致金屬離子浸出,污染膜電極）