目前中國的PEM電解槽發展和國外水平仍然存在一定差距。國內生產的PEM電解槽單槽比較大制氫規模大約在200Nm3/h,而國外生產的PEM電解槽單槽比較大制氫規模可以達到500Nm3/h。相比國外,國內利用可再生能源耦合PEM電解水制氫的項目也相對偏少。國內大多數工業級可再生能源電解水制氫應用項目仍然以堿性水電解為主。總之,PEM電解水制氫技術基本成熟,進入了商業化早期階段。但PEM電解水制氫技術仍然存在成本高的問題,性能和耐久性也有待提升,未來需要聚焦質子交換膜、電催化劑、氣體擴散層與雙極板等關鍵技術,進一步降低成本,提升商業化程度。但是由于電解過程效率不高,能耗較大,并且需要消耗大量的水資源,因此應用范圍受到一定限制。山西電解水
從近年來發布的氫能相關主要國家政策和相關戰略可以看出:氫能 2020 年列入能源范疇,2022 年上升至國家能源戰略高度,這與提出碳達峰碳中和目標和能源飯碗端在自己手中的指示,與中石化打造氫能公司目標是一致的。目前成熟的電解水技術為堿水電解和質子交換電解。從國際能源署預測,全球制氫技術仍以堿性電解水為主。從今年季度國內上馬的制氫項目也可以看出全部為堿性電解制氫技術。2022 年中國堿性電解水制氫設備的出貨量約 800MW,質子交換膜電解水制氫設備的出貨量約 24MW,在 2021 年基礎上實現翻番,2023 年上半年已公開招標項目裝機規模超 400MW,絕大多數均采用堿性水電解制氫技術,預計 2023 年國內電解槽訂單量將超 1GW 水平。寧夏專業電解水制氫設備價格PEM水電解制備的綠氫應用于合成氨、煉油、化工、鋼鐵等碳密集型行業。
貴金屬、貴金屬合金及其氧化物仍然是性能比較好的催化劑。然而,貴金屬催化劑的使用成本較高,開發高性能、低成本的催化劑非常重要。過渡金屬催化劑和非金屬催化劑具有制備成本低的優點,通過尺寸和形貌調控、導電載流子材料復合、原子摻雜、晶相調控、非晶態工程、界面工程等設計策略,可提高其催化活性。開發高效、低成本的催化劑是電解水制氫的關鍵步驟。貴金屬催化劑由于其成本高、存儲量低,難以支持大規模應用。過渡金屬和非金屬材料成本低,具有較大的豐度,是替代貴金屬催化劑的理想材料。圖7比較了不同類型的催化劑。與貴金屬催化劑相比,過渡金屬催化劑結構不穩定,催化機理復雜,非金屬催化劑的活性有待提高。這三類電解水制氫催化劑都有待進一步研究。
能源短缺和環境惡化,加速推動全球氫能開發,脫碳加氫和清潔高效是百年來能源科技進步的趨勢。PEM電解水制氫是相當有潛力的電解水制氫技術,有望成為“綠電+綠氫”生產模式的主流發展趨勢。興燃科技自主研發的PEM電解水制氫設備,可實現產氫量0.5m3/h-1000m3/h,制氫效率可達78%-84%。產氫純度可達99.999%。自主開發的電解水制氫系統管理系統,實現了電解槽的壓力、溫度、液位、報警連鎖等自動控制,有效的保護了電解槽運行,提升了電解槽使用壽命300%以上。接近 75%的綠氫項目坐落于三北地區,約 80%的項目采用堿性電解水制氫技術。
在電解水制氫過程中,由于水是一種弱電解質,一般會添加其他電解質。電解質的選擇會影響制氫設備的使用壽命、能源消耗和成本。根據電解質的不同,可分為堿性溶液、質子交換膜、固體氧化物、小分子溶液、海水等。堿性溶液電解質成本低、腐蝕性高、設備壽命短,是比較成熟的技術。質子膜電解質具有效率高、成本高等特點,是一種較為成熟的技術。固體氧化物電解質耐久性差,啟動速度慢,目前仍處于測試階段。利用小分子溶液和海水作為電解質的技術具有很強的實用性,但仍處于實驗研究階段。在電解質的開發過程中,需要研究電解質與催化劑的相容性,以及電解質與能量波動的相容性。未來對氫能的需求將繼續增長,因此水電解用的電解質引起了廣泛的關注。研究人員正在從不同的角度對電解質進行深度研究。中國已有超過百個在建和規劃中的電解水制氫項目,涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個領域。興安盟工業電解水制氫設備企業
在制氫設備加速推陳出新的背后,電解水制氫設備領域的投融資呈現不斷高漲的強勁勢頭。山西電解水
“如何得到成本更低的綠氫,是制氫環節的任務和使命。”胡駿明認為,此前,燃料電池汽車被視為整個綠氫行業的先導產業,但下一步的關鍵是成本下降,同時帶動更大場景更大規模應用。“現階段,綠氫產業將在資源稟賦相對較好、應用場景比較豐富的區域率先發展,比如既有便宜綠電又有下游灰氫替代場景或燃料電池汽車示范的地方,進行制氫項目落地。”胡駿明指出,產業下一步將著力聚焦如何獲取更多更便宜的綠氫,推動下游車用、發電、化工等領域更大規模應用,由原來的需求側向供給側轉變。山西電解水