三種制氫路線:“成本”短期制約,“可持續”長期。氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業副產氫和電解水制氫三類。其中電解水制氫是利用水的電解反應制備氫氣的技術,可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續的“路線”,但目前成本仍是制約其普及的瓶頸因素,其規模化應用需要產業鏈各環節推動降本。影響單位制氫成本的主要因素包括電價、單位電耗、設備單價、運行壽命等因素。隨著后續風光發電LCOE下降、電解槽量產降本、效率提升和壽命增加,電解水制氫成本有望逐步接近工業副產氫甚至煤制氫,實現經濟性。隨著制氫裝備性能提升、成本下降,我國制氫設備自主技術創新呈現發展勢頭,將促進綠氫產業規模化發展。鄭州工業電解水制氫設備企業
制氫項目的成本問題始終是個繞不過的話題,電費成本占氫氣成本的70-80%,電費成本高限制了各類制氫項目的進展,即便搭配可再生能源電力,也會因為其間歇性的特點配套相關的儲能,增加成本。不管是氫制氨/甲醇/其他,還是可再生能源制氫用于各類應用場景,項目目前還沒有特別好的投資回報率,目前大多數的項目都是綁定著風光資源在進行項目的運作,而電網的接入及電網的承載能力又是一大挑戰。但在這個過程中,由于競爭無比激烈、投入產出比太差的陰影始終籠罩在制氫設備廠家的頭頂,部分企業不再投入資金,部分企業直接退出生產制造,部分企業直接放棄了氫能的征程。鄭州工業電解水制氫設備企業PEM電解槽的產氫純度通常在99.99%左右。
理論分解電壓:不計任何損耗,只考慮水的自由能變化(電功),該電壓用于克服電解產生的可逆電動勢電解水的理論分解電壓是1.23V。不過在實際操作中,由于電極極化、溶液電阻等因素,實際分解電壓往往大于理論分解電壓。實際分解電壓:一般在1.8-2.0V左右。超電壓:電流通過電極時產生極化現象,使電極電位偏離平衡值,此偏離值即為超電壓。產生原因:(1)濃差極化:電極過程某些步驟遲緩,使電極表面附近的反應物離子濃度低于電解液中的濃度,電極電位偏離平衡電位。高電流密度下容易出現,但實際電解溫度較高且循環,所以可忽略不計。(2)活化極化:參加電極反應的某些粒子缺少活化能來完成電子轉移,使陽極上氧化反應難以釋放電子,陰極上還原反應難以吸收電子,電極電位偏離平衡電位。低電流密度下容易出現。
曾經或者現在仍然有些人認為,電解槽尤其是堿性電解槽是成熟的不能再成熟的東西,直接應用就好,但關鍵問題就在于這里,之前電解槽的應用都是基于電網的穩定電力使用的。而基于風、光波動性這么大的電力來源,在此場景下,即便是對于具有豐富經驗的老牌電解槽廠商來說也是一大難題。對于新入局的電解槽企業,那問題就更多了,安全性、穩定性、可靠性等等,產品的方方面面都伴隨著小小的問題。甚至,據傳,有些項目還出現了比較嚴重的人員傷亡。一開始設想的很好,但在落地實施的時候都是方方面面各種想不到的突發問題,甚至是突發事件、事故。堿性電解水制氫設備由于電解質的穩定性較好,價格較低,因此在實際應用中使用較為多。
目前,氫氣的制取有三種較為成熟的技術路線:1、以煤炭、天然氣為的化石原料制氫,該技術路線的成本較低、技術成熟,但存在大量溫室氣體的排放,企業有:中國石化、中國石油等;2、以焦爐煤氣、氯堿尾氣為的工業副產制氫,該技術路線成本較低,但存在受到原料供應和地點的限制,企業有:美錦能源、鎮洋發展等;3、以堿性電解槽和質子交換膜電解槽為的電解水制氫,該技術路線成本較高,制氫成本受限于電價,企業有:隆基綠能、陽光電源、寶豐能源等。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。PEM電解水制氫設備張家口
PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。鄭州工業電解水制氫設備企業
未來,綠氫有望成為主力氫源,而電解水制氫則是綠氫的主要制取手段。電解水制氫賽道從政策、需求、供給端等角度定性定量看,發展要素是初步具備的。但2024H1電解槽中標約523MW,以示范項目+堿性槽為主,較2023A的597MW,并未增長,甚至小幅下降。盡管市場發展不及預期,但卡點明確。進一步分析,現階段,安全的風光耦合、綠氫消納能力的不足,是制氫端招標節奏放慢的兩大重要原因。行業需要時間,順應趨勢,尤其對于投資機構,橫向關注堿性槽、PEM槽與AEM槽的商業化進展,縱向留意相應零部件迭代的投資機會,以緩解當前市場痛點,推動電解水制氫賽道的真實繁榮。鄭州工業電解水制氫設備企業