随着氢能产业的迅猛发展和国内绿氢项目的广泛兴起，电解水制氢技术特别是PEM电解水制氢技术正受到越来越多的关注。本文旨在深入研究PEM电解水制氢技术开发过程中的技术选择问题，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。
本文首先介绍了电解水制氢的背景和重要性，强调PEM电解槽作为PEM电解水制氢的关键装备，在制氢系统中的核心地位。随后，围绕电解水制氢的热力学反应原理、电化学反应的发生、反应温度和压力的选择及其对电解能耗的影响等前提基础进行了深入研究和分享。
1. 电解水制氢的热力学反应原理表明，液态水和水蒸汽的分解都是强吸热反应，采用水蒸汽分解制氢气的熵增、吉布斯自由能相比于采用液态水均要小，即电解水消耗的总能耗要少。
2. 根据电解水制氢的原理，电解槽分为多种技术路线，此处主要介绍了质子交换膜电解槽（PEMWE）的原理。
3. 对于PEMWE电解槽的反应温度选取问题，理论分析显示，提高操作温度可以降低高品质能量（电能）的消耗。但在实践应用中，操作温度的选取需综合考虑能耗、电解槽零部件材料的耐受温度等因素。通常反应温度为85degC左右，主要受质子交换膜机械稳定性的限制。
4. 关于电解槽的操作压力选取，理论分析表明，随着电解槽出口压力的升高，电解槽小室电压升高，但增速在低压区间高于高压区间。这表明采用高压电解槽制氢相比机械压缩具有显著能耗优势，同时避免使用旋转动设备，具有稳定可靠性优势。
5. 催化剂在水电解中的关键作用也不可忽视，尤其是析氧反应（OER）的催化剂，是制约电解水制氢反应速度的瓶颈。
PEM电解水制氢技术虽然仍处于商业化初期，但随着对催化剂、制造工艺等研究的不断推进，其成本有望降低并解决实际问题。该技术在提高产氢纯度、获得大电流密度和快速响应性等方面具有优势，可很好地适配波动性较大的可再生能源发电系统。对未来能源转型及环境治理具有重要影响。