深度脫碳的能源要義——綠氫促進(jìn)變革

氫氣作為能源載體，將在全球能源轉(zhuǎn)型中與電力互為補(bǔ)充。水電解制氫被認(rèn)為是未來制氫的發(fā)展方向，特別是利用可再生能源電解水制氫，具備將大量可再生能源電力轉(zhuǎn)移到難以深度脫碳工業(yè)部門的潛力，成為各國瞄準(zhǔn)的方向和攻關(guān)重點(diǎn)。

中國是目前世界上最大的制氫國，現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能約 2 500 萬 t/a，其中煤制氫產(chǎn)能約 1 000 萬 t/a，占比最大，其次是工業(yè)副產(chǎn)氫約 800 萬 t/a?；茉粗卣茪浼夹g(shù)成熟、規(guī)模大、成本低，但 CO2 排放量大。而近幾年的國際氫能發(fā)展熱潮，與利用氫能降低碳排放、進(jìn)一步發(fā)展可再生能源的愿景密切相關(guān)，顯然化石燃料制氫不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。



電解水制氫是重要的制取綠氫的方法，電解水制氫規(guī)模的提升，也使電解槽市場迅速增長。據(jù)中國氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示：上半年，我國氫氣產(chǎn)量同比去年增加了25%，其中利用新能源制氫的比例同比提高了30%。

本月，中國船舶集團(tuán)第七一八研究所下屬中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司入駐氫能產(chǎn)業(yè)園后，生產(chǎn)的首臺每小時(shí)產(chǎn)氣量1000m³型電解槽成功交付。據(jù)了解，該制氫設(shè)備屬七一八研究所自主研發(fā)的新型綠色水電解制氫系統(tǒng)，單電解槽產(chǎn)氣量為0.01～300Nm³/h，工業(yè)用途廣泛，已累計(jì)向各國客戶提供近百臺設(shè)備。

隨著國內(nèi)上游制氫產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，越來越多的企業(yè)選擇水電解制氫的方式制取綠氫。在綠氫成為“主流”發(fā)展方向的同時(shí)，電解槽市場也迎來了“春天”。

逐步火熱的制氫方式——電解水制氫

電解水制氫，是指在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，即可分解成氫氣和氧氣，整個(gè)過程可實(shí)現(xiàn)零排放。

在整個(gè)制造環(huán)節(jié)，核心的設(shè)備載體就是電解槽。通常電解槽的結(jié)構(gòu)為三部分，分別是槽體、陽極、陰極組成。當(dāng)直流電通過電解槽時(shí)，在陽極與溶液界面處發(fā)生氧化反應(yīng)，在陰極與溶液界面處發(fā)生還原反應(yīng)。

電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的核心部分。電解水制氫系統(tǒng)由電解槽及輔助系統(tǒng)組成， 其中電解槽是電解反應(yīng)發(fā)生的主要場所，輔助系統(tǒng)則包括電力轉(zhuǎn)換、水循環(huán)、氣體分離、氣體提純等模塊。從成本構(gòu)成來看，電解槽在制氫系統(tǒng)總成本中的占比約為 40%-50%，此外電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)以及氫氣收集系統(tǒng)也在總成本中占據(jù)較高的比例。

目前我國電解水制氫設(shè)備多運(yùn)用于光伏、風(fēng)電，可再生能源制氫是主攻方向。其中，堿性水電解制氫有著較低的投資成本，已經(jīng)充分實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，是大規(guī)模綠氫生產(chǎn)的最佳選擇，也是技術(shù)最成熟以及商業(yè)化最成熟的方式。

市場機(jī)遇下的有力實(shí)施——國內(nèi)外企業(yè)緊盯電解槽

今年10月中旬，隆基氫能首臺堿性水電解槽下線。隆基表示，到今年年底，隆基氫能在無錫基地將具備500MW電解水制氫設(shè)備的生產(chǎn)能力，為2022年的大批量交付提供強(qiáng)有力的保障。

此前不久，據(jù)國際消息報(bào)道，挪威HydrogenPro公司已同意與電解槽零部件制造商天津瀚氫源制氫設(shè)備有限公司在中國建立一家多股權(quán)合資公司，以在全球擴(kuò)展其綠氫工廠技術(shù)。該合資公司一旦成立，將在中國大陸建立一家工廠，一旦全面投產(chǎn)，每年將生產(chǎn)300兆瓦的電解槽。

立志做“中國第一氫能公司”的中國石化也在制氫領(lǐng)域傳出好消息。11月初，中國石化首套質(zhì)子交換膜（PEM）制氫示范站啟動儀式成功舉行，標(biāo)志著中國石化打通了PEM電解水制氫設(shè)備從關(guān)鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程。據(jù)悉，作為核心部件的質(zhì)子交換膜電解槽，制氫效率達(dá)85%以上，其陰極和陽極催化劑、雙極板以及集電器等關(guān)鍵核心材料部件均實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

由于我國上半年氫氣產(chǎn)量的驚人增長，電解槽市場今年將翻一番，到2022年將翻四倍，預(yù)計(jì)中國將占全球電解槽裝機(jī)容量的60%-63%。綠氫在制造成本上居高不下的主要原因是電價(jià)和電解水制氫系統(tǒng)，電解槽作為可再生能源大規(guī)模制氫的關(guān)鍵裝備，在制氫系統(tǒng)總成本中的占比近50%。

由可再生能源驅(qū)動的電解制氫被認(rèn)為是改善全球氣候和能源問題的好幫手，堿性電解槽被譽(yù)為可再生能源大規(guī)模制氫的關(guān)鍵裝備。隨著綠氫發(fā)展呼聲高漲，電解水制氫正迎來新一輪發(fā)展機(jī)遇。