中國儲能網(wǎng)訊：當(dāng)氫能產(chǎn)業(yè)在下游應(yīng)用端由于政策的不確定性而遭遇暫時的挫折時，上游的制氫端卻爆發(fā)出強(qiáng)勁的生命力。
據(jù)不完全統(tǒng)計，今年以來，國內(nèi)已有超8個制氫項目建設(shè)完成并正式投產(chǎn)，預(yù)計年產(chǎn)能超8萬噸。其中5個是綠氫項目，主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、河北、甘肅等可再生資源豐富省區(qū)，結(jié)合風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電進(jìn)行綠氫制備。
事實上，無論是從新項目開工數(shù)量和規(guī)模上，還是各種不同制氫技術(shù)路線進(jìn)展上，制氫已經(jīng)成為現(xiàn)階段氫能產(chǎn)業(yè)聚焦的熱點。從氫源端出發(fā)解決用氫的根本難題，就需要有真正便宜好用的氫氣。那么，當(dāng)前各路布局制氫的企業(yè)中，主要呈現(xiàn)出一個怎樣的狀態(tài)呢？哪條制氫路線有未來有可能成為主流？
堿性先行 PEM/AEM/SOEC等制氫路線后發(fā)直追
在堿性電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜電解槽（PEM）、離子交換膜電解槽（AEM）和固態(tài)氧化物電解槽（SOEC）等多種電解水制氫路線中，堿性電解槽憑借其技術(shù)相對成熟、結(jié)構(gòu)簡單、安全穩(wěn)定和成本相對低廉的優(yōu)勢脫穎而出，成為當(dāng)下電解水制氫的主流路線。
但目前制氫行業(yè)競爭最為激烈的領(lǐng)域也集中在堿性電解槽領(lǐng)域。伴隨綠氫產(chǎn)業(yè)對電解水制氫設(shè)備需求的提升，入局者日漸增多。不同背景的公司競相布局堿性電解水制氫設(shè)備業(yè)務(wù)，業(yè)界不斷傳出電解槽新產(chǎn)品發(fā)布的信息，讓整個市場競爭愈發(fā)激烈。
“下游真正的應(yīng)用需求才剛剛啟動，電解槽企業(yè)已經(jīng)為爭搶訂單大打出手了?！眹鴥?nèi)一家頭部電解槽企業(yè)高層表示，為了搶到訂單，一些新入行的公司不斷壓低價格，一些項目甚至已經(jīng)到了賠本賺吆喝的地步。
PEM電解槽在技術(shù)成熟度和商業(yè)化進(jìn)展方面都是僅次于堿性電解槽的技術(shù)路線，因此近年來發(fā)展較為迅速，也受到資本界的熱捧。
氫輝能源研發(fā)總監(jiān)范立表示，從技術(shù)角度上來說，PEM電解水被公認(rèn)為有更好的發(fā)展前景，電解池體積小、響應(yīng)速度快，利于快速便載電解槽產(chǎn)能效率高、氣體純度高、能耗低，有更高的安全可靠性，更適合于可再生能源制氫系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸被市場所接受。未來幾年電解水制氫發(fā)展方向?qū)⒉捎脡A性電解槽和PEM電解槽混合使用的電電混合模式。
AEM被視為繼ALK、PEM之后第三代電解水制氫技術(shù)，因其兼具ALK的低成本和PEM的高性能，業(yè)界對其制氫效率提升給予厚望。當(dāng)前國內(nèi)外AEM制氫設(shè)備企業(yè)在加快推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程，比如臥龍集團(tuán)與Enapter AG簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，聯(lián)手開拓AEM水電解制氫中國市場。近期，雙方將向多個中國客戶交付5MW多芯系統(tǒng)以及約130臺小型單芯電解槽（AEM電解槽EL4.0）。
業(yè)界原認(rèn)為的處于“實驗室”階段的SOEC也開始逐步進(jìn)入到示范運(yùn)行的探索期。質(zhì)子動力董事、總經(jīng)理呂大偉表示，SOEC作為電解水制氫技術(shù)路線之一，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：高溫電解，電壓低，高效節(jié)能，電解效率提高20-30%；全固態(tài)結(jié)構(gòu)，無堿液泄漏和腐蝕風(fēng)險；主要材料是我國具有資源稟賦優(yōu)勢的稀土氧化物，且不使用貴金屬；制取的氫氣純度高等。
據(jù)高工氫電產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)布局SOEC制氫設(shè)備的單位包括企業(yè)及科研院所在內(nèi)超過10家，包括質(zhì)子動力、北京思偉特、武漢華科福賽、浙江氫邦、翌晶氫能、上海氫程、潮州三環(huán)等多家公司。以質(zhì)子動力為例，其已經(jīng)在青島落地SOEC電池片及單電堆生產(chǎn)線，一期設(shè)計產(chǎn)能1MW/年，二期設(shè)計產(chǎn)能10MW/年，目前公司正在為二期投產(chǎn)做準(zhǔn)備。
持續(xù)提效降本，盡快抵達(dá)商用門檻
氫能產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)規(guī)模化，就繞不開商業(yè)化的問題。國家能源集團(tuán)北京低碳院氫能（氨能）技術(shù)中心副主任何廣利博士表示，氫能目前來說還處于商業(yè)化前期或者叫示范階段，其實各個環(huán)節(jié)都存在問題，制氫、運(yùn)氫、加氫站不是單個哪個環(huán)節(jié)解決就能夠商業(yè)化的。
在他看來，短期內(nèi)經(jīng)濟(jì)可行的就是交通領(lǐng)域。具體到供氫體系的制氫方面，電解水制氫與煤制氫+CCS是未來中遠(yuǎn)期的主要制氫技術(shù)路線。長遠(yuǎn)來看，綠氫是終極目標(biāo)不可否認(rèn)，近幾年藍(lán)氫怎么走是值得思考的問題。
另一方面，針對不同路線的可再生能源制氫技術(shù)，其優(yōu)化思路也不盡相同，如堿性的價格較前幾年已經(jīng)有了明顯的下降，性能和電密的優(yōu)化相比降低價格要更有意義；PEM制氫技術(shù)在現(xiàn)場制氫方面有優(yōu)勢，未來要向高壓方向發(fā)展，需注意的是如何加快降本。
事實上，在制氫環(huán)節(jié)如何實現(xiàn)降本提效，不同企業(yè)的應(yīng)對策略有所不同。在9月舉行的2023高工氫能&氫電技術(shù)與應(yīng)用大會上，來自不同制氫技術(shù)路線的企業(yè)高層給出了自己的答案。
陽光氫能解決方案總監(jiān)唐漢表示，可再生能源有波動性、間歇性、隨機(jī)性的特點，對電解水制氫提出了更高的要求，綠電制氫不是可再生能源和電解槽的簡單結(jié)合，而是深度耦合的過程。
陽光氫能的做法是把傳統(tǒng)小規(guī)模、單臺套的方式升級到可再生能源波動工況下的制氫系統(tǒng)，也就是柔性制氫系統(tǒng)。這種柔性制氫系統(tǒng)可以把IGBT制氫電源氣液分離與純化設(shè)備、智慧氫能管理系統(tǒng)與堿性水電解槽或PEM電解槽連接起來，提升在能量、運(yùn)行、安全等方面的管理水平和系統(tǒng)效率。
氫輝能源則在“PEM電解水制氫產(chǎn)業(yè)鏈卡點與攻關(guān)”上進(jìn)行了自己的嘗試。氫輝能源研發(fā)總監(jiān)范立表示，公司致力于PEM電解水核心材料、部件的國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)，提供一站式綠氫制備解決方案。公司產(chǎn)品涵蓋PEM電解水制氫質(zhì)子交換膜、膜電極、電解槽和多通道PEM電解槽測試臺架，目前公司擁有4GW/年膜電極產(chǎn)線，4GW /年質(zhì)子交換膜產(chǎn)線，1GW/年P(guān)EM電解槽柔性半自動組裝線（調(diào)試）。
作為當(dāng)下應(yīng)用最為成熟的堿性電解槽制氫，一些企業(yè)把焦點放在提升制氫能力上。例如，氫器時代今年6月，在碳博會發(fā)布目前國內(nèi)最大單體 2000Nm3/h高性能堿性電解槽。其采用“N拖一”制氫系統(tǒng)能為用戶降本的同時實現(xiàn)大規(guī)模制氫。同時，氫器時代還提出了 “綠氫+碳捕集+綠色化工站” 和“綠氫+儲氫+摻氫燃機(jī)“的“綠氫+”系統(tǒng)解決方案。
作為目前相對前沿的制氫技術(shù)路線的SOEC，在降本上也有較快的進(jìn)展。
質(zhì)子動力董事、總經(jīng)理呂大偉表示，質(zhì)子動力去年SOEC系統(tǒng)價格是5萬/kW，今年已達(dá)4萬/kW，預(yù)計2025年會實現(xiàn)2萬/kW，并實現(xiàn)1MW系統(tǒng)量產(chǎn)，運(yùn)行時間40000小時。目前公司的SOEC專用電池片面積15*15cm2 ，專用單電堆功率3.5kW已下線；SOFC電池片面積20*20cm2 ，單電堆功率5kW。
至于更為前沿的堿性陰離子交換膜(AEM)電解水技術(shù)，則是國內(nèi)外重點布局的下一代高效制氫技術(shù)。膜材料是制約其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)障礙，開發(fā)高電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性的堿性陰離子交換膜是AEM電解水制氫技術(shù)技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段，菲爾特已與華能氫能院進(jìn)行合作，已完成基礎(chǔ)材料開發(fā)，初步建立核心膜電極部件制備工藝，規(guī)劃設(shè)計、組裝國內(nèi)首個10kW級電解槽。
