21世紀經濟報道記者王雪上海報道
當前，發(fā)展了200多年的電解槽在氫能領域“風頭正勁”。
據業(yè)內統計，2022年以來，國內電解槽出貨量達722MW，同比增長106%；且入局企業(yè)愈來愈多，市場集中度減弱，出貨量前三廠商市占率達73%，同比下降約10個百分點。
(相關資料圖)
21世紀經濟報道記者發(fā)現，“大標方”(標方：氣體容量單位)成為眾多電解槽新品的最大賣點，短短一年內，堿性電解槽產氫量從1000標方/小時發(fā)展至2000標方/小時，頗有“軍備競賽”之感。
與此同時，堿性電解槽與PEM電解槽技術路線之爭仍在繼續(xù)，相關企業(yè)一如既往走在所選定的路線上。例如隆基氫能發(fā)布了1000標方/小時的堿性電解槽；陽光氫能則發(fā)布了200標方/小時的PEM電解槽。
但在2022年，堿性電解槽在市場端似乎更受青睞。中國石化新疆庫車綠氫示范項目采購了52臺1000標方堿性制氫設備?！拔覀円膊少徚艘慌_上海電氣的1500標方的堿性電解槽。”上海浦江特種氣體有限公司銷售經理李宗云告訴21世紀經濟報道記者。
多家企業(yè)追逐“大標方”電解槽
用從“三足鼎立”到“群雄逐鹿”來形容生產電解槽企業(yè)的變化再合適不過。
公開資料顯示，我國中船718所最早研究電解槽。1992年，718所的電解槽業(yè)務在市場經濟的背景下出現較大分歧，裂變?yōu)樘K州競力、天津大陸、派瑞氫能三家制備電解槽的企業(yè)。
當前，隨著電解槽商業(yè)市場的不斷擴大，中電豐業(yè)、揚州中電、隆基氫能、蘇州蘇氫、凱豪達等“新勢力”紛紛入局。
原因則是中國在未來是用氫大國。據中國氫能聯盟預測，到2060年，中國氫氣年需求將超過1.3億噸，部署電解制氫裝機容量約為500GW。
“實際上，718所的裂變仍在不斷演變，上述這些生產電解槽的新勢力企業(yè)均有來自蘇州競力或天津大陸的工程師，技術路線大體相同，生產的幾乎都是室內電解槽?！币晃粴渥稍儥C構研究員告訴21世紀經濟報道記者。
值得注意的是，“大標方”已成電解槽企業(yè)爭相搶占的“制高點”。
據21世紀經濟報道記者統計，2022年以來，共有21個企業(yè)發(fā)布電解槽新品，其中16家發(fā)布堿性電解槽，多款單臺產氫量在1200標方/小時，部分達到2000標方/小時；5家企業(yè)發(fā)布PEM電解槽，單臺產氫量最高達200標方/小時。
“企業(yè)主要從降本的層面考量，大型化單槽體制氫設備的成本相對比采購同等產量多臺套設備的成本低。另外，通過提高材料或結構達到大功率產氫，使得效率更高?！币晃粴渥稍儥C構研究員告訴記者。
據了解，堿性電解槽在單位時間內產氫量與電解槽的體積大小和電解槽的運行電流密度有關。
“通過疊加電解小室單元提升單槽產量會造成電解槽體積過大、安裝不便等問題；若提高電流密度，會使電解小室電壓上升，從而帶來單耗的提高，增大了設備的運行成本?！鄙鲜鰵渥稍儥C構研究員指出。
因此，無論采用何種辦法提高電解槽產能，安全性是設備制造企業(yè)首要考量因素，一旦制作工藝不成熟，電解槽的氣密性不達標，導致易燃氣體泄漏，就可能引發(fā)災難性后果。
對于PEM電解槽而言，由于與堿性電解槽結構的不同，向大標方拓展時，面臨的材料和制造工藝突破等難題成倍增加。
上述氫咨詢機構研究員告訴記者，例如，膜電極的尺寸會隨PEM電解槽產氫量的增加而變大，這對膜電極涂布工藝是極大的考驗，不是簡單調整設備參數就能解決的，如何保證產品一致性和穩(wěn)定性，需要對生產設備和工藝有足夠深刻的理解。
短期內堿槽領跑成本
企業(yè)與資本興奮之余不免有幾分忐忑：堿性和PEM，到底哪條技術路線更容易獲得訂單？走得更遠？
對此，揚州吉道能源有限公司執(zhí)行董事、總經理岳鋅在接受21世紀經濟報道記者采訪時指出，未來5至10年，商業(yè)化運行機會是堿性電解槽的。
其原因是，目前PEM電解槽成本是堿性電解槽的3至5倍，成本是工業(yè)產品追求的目標。
據浙商證券研究所統計，現階段PEM電解槽使用貴金屬催化劑，其中銥用量約為1.3噸/GW，而當前每克銥售價約800元。不僅如此，全球銥金屬存量有限，每年產量約7至7.5噸，只能支持5.4至5.7GW的裝機量。
“PEM槽使用的材料貴，采購成本高，因此折舊費高，每生產1標方氫氣折舊費約是10至20元，而堿性電解槽約是3.5至5元，再加上約需要10元電費，因此，PEM電解槽生產1標方氫氣總成本是25至30元，堿槽約15至20元成本?！痹冷\算了一筆經濟賬。
盡管堿性電解槽一次性采購成本低于PEM電解槽，但效率亦是市場選擇的指標之一。國內企業(yè)反映，堿性電解槽能量轉換率約為70%，而PEM電解槽在80%至85%之間。荷蘭氫和燃料電池聯合計劃項目研究員王戶貴曾公開表示，堿槽效率最高達62%，PEM槽效率在60%至100%之間。
“考慮電解槽全生命周期的效率，同樣的生命周期和同樣的資金投入，PEM槽比堿性槽多產出30%，按照目前35元/kg氫氣價格，預計PEM設備運行三年可以彌補與堿槽采購的價差?！蓖鯌糍F認為。
公開資料顯示，PEM電解槽與燃料電池系統結構類似，均由雙極板、膜電極等部件組成，當前燃料電池系統成本以每年約30%的速度下降?！癙EM電解槽有望復刻燃料電池系統的降本之路?！鄙鲜鰵溲芯繖C構工作人員告訴記者。
此外，由于兩者結構、用料差異，堿性電解槽存在制氫純度低、與風光耦合性度不高，響應速度不夠快等問題。
在制氫純度方面，由于PEM電解槽使用純水作為電解原料，產生的氫氣中不會帶入堿霧?！案匾氖荘EM槽使用的質子交換膜氣體滲透率低，而堿槽原本使用的膜是透液不透氣，即使阻斷了氧氣但仍有滲透的可能性，目前業(yè)界也在此方面不斷改進?！痹冷\指出。
在響應速度方面，岳鋅認為兩者不具備本質差異?！爱斍皦A槽的響應速度是千方級，而PEM槽響應速度最高達250標方，可以類比于‘航母調頭比小木船慢’。業(yè)界也發(fā)現，原來PEM槽響應速度是毫秒級別，但隨著產氫量的增長其響應需要3至5分鐘。”
從長遠看，堿性電解槽與PEM電解槽誰能“領跑”市場暫無定論。上海億氫科技有限公司PEM電解水制氫技術負責人趙冠雷公開表示，“未來PEM槽若做到了提升制氫效率、降低貴金屬載量、提升耐久性、規(guī)?；褂脟a化核心材料等方面，其成本將有與堿性電解槽抗衡的優(yōu)勢。”
（文章來源：21世紀經濟報道）
標簽：
