2023年以來，國內(nèi)綠氫項(xiàng)目激增，采用PEM電解槽的綠氫項(xiàng)目建設(shè)速度加快。近兩年來，已有多個(gè)兆瓦級(jí)PME制氫項(xiàng)目相繼投產(chǎn)，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，23年全年電解槽設(shè)備公開招標(biāo)需求超1695MW，其中PEM電解槽招標(biāo)需求76.02MW。
但國內(nèi)PEM電解槽發(fā)展與國外先進(jìn)水平仍存在一定差距。國內(nèi)PEM電解槽制氫設(shè)備多為200Nm3/h，而國外PEM電解槽單槽最大可達(dá)500Nm3/h。
總結(jié)23年P(guān)EM電解槽綠氫項(xiàng)目，可以發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)綠氫項(xiàng)目多采用200Nm3/h的PEM電解槽。
去年3月，大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項(xiàng)目采購50臺(tái)200Nm3/hPEM制氫設(shè)備。
12月，中能建公布2023年制氫設(shè)備集中采購中標(biāo)候選人，其中有25臺(tái)200Nm3/h PEM制氫設(shè)備中標(biāo)。
12月26日，陽光氫能為大冶市礦區(qū)綠電綠氫制儲(chǔ)加用一體化氫能礦場綜合建設(shè)項(xiàng)目提供5套1000 Nm3/h堿性電解制氫設(shè)備和2套200Nm3/h PEM電解制氫設(shè)備。
當(dāng)然也有采用超200Nm3/h的氫能項(xiàng)目，如去年7月的中能建松原氫能產(chǎn)業(yè)園，預(yù)計(jì)采用4臺(tái)500Nm3/hPEM電解槽。
此外，也有超200Nm3/h的PEM新品電解槽正在研發(fā)。
去年8月16日，重塑能源發(fā)布250 Nm3/h兆瓦級(jí)PEM純水電解槽，該電解槽基于重塑能源自主研發(fā)的CCM膜電極技術(shù)和生產(chǎn)工藝開發(fā)，產(chǎn)氫效率為80%。
東方鍋爐在8月25日舉行新品發(fā)布會(huì)，發(fā)布單槽規(guī)模超300 Nm3/h的PEM電解槽。該款電解槽及系統(tǒng)通過突破高均勻性電解槽結(jié)構(gòu)及高耐壓長壽命密封設(shè)計(jì)難題。
10月，國氫科技400 Nm3/h電解槽（單槽2MW）順利下線，標(biāo)志著我國大型PEM制氫裝備研發(fā)能力再上新臺(tái)階。
從200Nm3/h到250 Nm3/h、300 Nm3/h甚至400 Nm3/h，國內(nèi)電解槽正不斷進(jìn)步。
PEM電解槽困境
PEM電解槽的發(fā)展，面臨兩方面的問題，一是關(guān)鍵核心技術(shù)難題，二是經(jīng)濟(jì)性問題，而這兩方面問題是相互聯(lián)系的，無論哪個(gè)問題最后都會(huì)回歸PEM電解槽成本過高的問題。雖然國內(nèi)企業(yè)已具備生產(chǎn)250 Nm3/h、300 Nm3/h甚至400 Nm3/hPEM電解槽的能力，但產(chǎn)業(yè)鏈仍存在國產(chǎn)化程度不足的問題，且關(guān)鍵部材進(jìn)口依賴度較高，進(jìn)而導(dǎo)致PEM電解水制氫成本相對(duì)較高。據(jù)數(shù)據(jù)測算，2023年國內(nèi)堿性電解槽成本約為1200元/KW，PEM電解槽成本約為5000元/KW。其中雙極板、催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層等關(guān)鍵部件是成本大頭。
而另一方面，國內(nèi)PEM電解槽應(yīng)用比例也較低，國內(nèi)可再生能源電解水制氫項(xiàng)目仍以堿性電解水制氫為主。
PEM電解槽如何突圍
成本方面，國產(chǎn)化是實(shí)現(xiàn)PEM電解槽成本突圍的一把“利刃”，雖然大多數(shù)材料依賴進(jìn)口供應(yīng)，但國內(nèi)也已經(jīng)有部分燃料電池質(zhì)子交換膜、催化劑企業(yè)正在拓展布局PEM制氫部材。
去年4月，康明斯恩澤在南海丹灶投產(chǎn)的PEM制氫設(shè)備制造基地，而據(jù)相關(guān)人員表示，首批國產(chǎn)化HyLYZER?電解水制氫設(shè)備系列產(chǎn)品計(jì)劃于2023年底前交付，未來產(chǎn)品交付周期有望突破6個(gè)月，PEM裝備零部件可實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化，可大幅度降低產(chǎn)品制造成本。
4月15日，嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了PEM制氫裝備新品，最大設(shè)備功率1.44MW，在額定功率下電流密度2.5A/cm2、直流電耗4.3kWh/Nm3，1A/cm2工況下直流電耗3.87kWh/Nm3，具有高安全性、低成本等特點(diǎn)，處于行業(yè)領(lǐng)先水平，并且設(shè)備材料國產(chǎn)化率超過90%。
應(yīng)用方面，有專家認(rèn)為，基于氫氣在化工、冶金、交通、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的應(yīng)用，在全球用氫總量加上綠氫滲透率、PEM電解水制氫未來占比后可以認(rèn)為，PEM電解水制氫市場在未來十年一定會(huì)有百倍增長的空間。
這些項(xiàng)目都帶來令人驚喜的成果，表明近年來國產(chǎn)PEM電解槽取得了長足進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)鏈條正逐步搭建中。在商用方面，PEM電解槽已有示范性項(xiàng)目，2023年吉電股份大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項(xiàng)目成為國內(nèi)最大的PEM電解水制氫項(xiàng)目，規(guī)模達(dá)50MW，另外，國內(nèi)最大的PEM制氫設(shè)備制造基地在丹灶投產(chǎn)。
另一方面，2023年多家企業(yè)爭相布局，一些專注于氫燃料電池業(yè)務(wù)的公司開始快速拓展到PEM電解水制氫領(lǐng)域，并推出了大標(biāo)方PEM電解槽產(chǎn)品，也推進(jìn)了PEM電解槽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
國內(nèi)電解槽的發(fā)展離不開關(guān)鍵零部件的突破，未來，隨著國產(chǎn)化的提升、工藝的優(yōu)化，供應(yīng)鏈的成熟以及市場應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，PEM電解槽降本的速度也會(huì)加快，逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。