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电解水制氢“大变革”
AWE制氢| PEM制氢 文章来源自:高工氢电网
2022-12-01 09:48:54 阅读:5786
摘要电解水制氢领域竞争激烈

在众多绿氢项目及潜在需求催动下,电解水制氢领域正在经历一场大变革:一是瞄准电解水制氢设备市场的新玩家急剧增多,各路势力野心勃勃;二是无论碱性电解制氢还是PEM制氢,均向大标方、降低能耗及成本方向持续突破,倒逼研发投入加大及材料、制造工艺变革。  

在11月15-17日举办的佛山展会上,超17家企业携最新电解水制氢设备产品及相关项目成果亮相,是历届佛山展会中数量最多的一届。在同期举办的深圳高交会上,图灵科创也展示了高效海水/碱水电解制氢设备及创新能源利用解决方案。众多企业集中展示,新品发布此起彼伏,是当下电解水制氢领域激烈竞争态势的一个缩影。  

AWE制氢硝烟四起  

在佛山展会亮相的17家企业中,致力于碱性电解水(AWE)制氢路线的有盛氢制氢、考克利尔竞立、亚联氢能、奥扬科技4家;PEM制氢路线的有赛克赛斯、康明斯恩泽、卡沃罗、绿航星际太空、淳华氢能、时代氢源6家;同时布局AWE和PEM制氢路线的有派瑞氢能、阳光电源、倍德新能源、中电丰业、国富氢能、瑞麟科技6家;布局AEM制氢的有稳石氢能1家。  

单从参与角逐的企业数量来看,AWE和PEM制氢路线渐成势均力敌之势。但从技术成熟度及市场表现来看,当前AWE制氢技术更加成熟,占据市场应用主流。高工氢电调研发现,单槽产氢量1000Nm³/h的碱性电解槽在大型绿氢项目中应用已经颇多,今年有多家企业推出1200Nm³/h及以上的电解槽新品,部分新品甚至可达2000Nm³/h及以上。  

今年最典型的应用案例是中石化新星石油公司新疆库车绿氢示范项目。这是我国首个万吨级光伏绿氢示范项目,一期采招13组每组4台(共计52台)单机产氢量1000Nm³/h的碱性电解槽。考克利尔竞立以排名第一的成绩入围,并中标6组每组4台(共计24台),数量约占总订单量的50%。本次大单中另外两家入围企业是隆基氢能、中船718所。  

考克利尔竞立、中船718所是AWE制氢领域的老将,夺得大单并不意外。而隆基氢能作为新势力,实力绝不容小觑。近期隆基举办业绩说明会时透露,目前氢能业务进展顺利,年内出货量预计国内前三。以隆基氢能为代表的新势力正在猛烈冲击着AWE制氢领域市场格局。  

基于绿氢项目采购大型化单体槽制氢设备以降低成本的需求,行业内企业加快了研发投入步伐,新品推出此起彼伏,向大标方跃进速度极快。  

今年7月,中国华电首套1200Nm³/h碱性电解槽产品下线;8月,奥扬科技正式下线1200Nm³/h碱式电解水制氢装备;10月,苏州希倍优1400Nm³/h制氢系统装车发货;同样在10月,明阳智慧全球最大单体碱性水电解制氢装备在广东成功下线,单体产氢量可达1500-2500Nm³/h。高工氢电从派瑞氢能佛山展位得知,该公司已具备单台产氢量达2000Nm³/h设备实力。  

在碱性制氢设备快速向大标方跃进的过程中,对设备企业的工程经验、系统集成能力、产品迭代升级能力都提出了更高的要求。其中碱性电解槽的研发重点在于提高电流密度和降低能耗,若要突破目前技术研发的“天花板”,电极技术及核心材料隔膜、垫片等都有待革新。可以说,谁占据着关键材料核心部件的技术制高点,谁将能在未来激烈竞争中突出重围。  

PEM制氢奋起直追  

相较碱性电解水技术,国内PEM制氢技术还不够成熟,设备售价也高出几倍。但PEM质子交换膜拥有更高的质子传导性,电解槽工作电流可大大提高,从而提高电解效率。加之PEM电解水技术能够提供更宽的负载范围和更短的响应启动时间,与水电、风电、光伏(发电的波动性和随机性较大)具有良好的匹配性,因而仍然被赋予了厚望。  

为攻克PEM制氢技术痛点及降低成本,近两年来行业内企业不断奋起直追,同时国际巨头、背景雄厚的新势力也加快了布局步伐。今年以来,部分处于领先地位的企业无论在项目应用还是在技术研发上,都取得了突破性的进展。  

7月,国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站在安徽六安投运,配套的兆瓦级质子交换膜(PEM)纯水电解制氢系统由大连化物所研制,额定制氢功率下产氢量220Nm³/h,系统制氢能效达到85%,超过国家一级能效要求,可响应宽功率波动条件下的可再生能源输入。  

9月8日,康明斯PEM电解水制氢设备抵达三峡乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地。基地建设的“制储运加”氢能综合示范项目是国内首个2.5MWPEM电解水制氢项目。康明斯HyLYZER®-500制氢设备采用集装箱式供货,各配套系统高度集成在两个标准40英尺集装箱内,系统采用两个1.25MW电堆,总额定产氢量500Nm³/h。  

11月,全国首个6MW的PEM纯水电解制氢项目发车仪式在赛克赛斯进行。本项目由风力发电结合PEM纯水制氢技术生产氢气,通过高压气态运输方式供给当地化工企业进行消纳。该项目采用的PEM纯水电解制氢设备是赛克赛斯自主研发生产的国产化制氢设备。  

同样在11月,广东省首台100Nm³/h(0.5MW)PEM电解槽在卡沃罗成功下线,即将交付给国富氢能集成为1MW制氢系统。该台PEM电解槽由卡沃罗与国富氢能联合开发。  

经调研梳理发现,赛克赛斯、派瑞氢能、阳光氢能、长春绿动等多家国内企业所公布的PEM电解制氢系统的制氢规模突破200标方,个别领先企业产品甚至能达到300标方,正在不断向大标方方向突破。  

不过,目前国内多个公开的兆瓦级PEM电解水制氢项目的制氢系统所用的并非单电解槽,而是多个电解槽组合而成。国内鲜少企业具备200标方PEM单电解槽制造能力,与国际领先水平仍有一定差距,仍在继续提升当中。  

PEM电解槽如何突破更大标方、更高功率密度?“PEM单电解槽从50标方跨越到200标方,技术难度是几何级增加的。”一名资深业内人士告诉高工氢电,PEM电解槽往更大标方的方向发展,在提升制氢能力的同时,意味着材料和制备工艺必须升级。  

燃料电池势力加入角逐  

随着绿氢项目的拓展,电解水制氢设备市场需求增加,国内电解水制氢企业阵营正快速壮大。阵营中既有国企、央企“国家队”,也有大型上市公司/集团及其下属制氢业务公司、国际巨头企业、氢能高新技术企业,还有一支不容忽视的力量是来自燃料电池行业。  

11月22日,国内领先燃料电池企业国鸿氢能在港交所递交上市招股书显示,公司短期内持续开发系统集成与控制等制氢设备核心技术,发展自主知识产权,并实现兆瓦级制氢设备的生产销售;长期来看,将专注于自主开发兆瓦级的电解槽技术并实现先进制氢设备的国产化。  

近日,国内另一家燃料电池领先企业清能股份总经理张弛接受高工氢电采访时透露:“早在10多年前,公司配套的备用电源项目,就采用了自主研发的PEM电解水制氢产品。如今规模化应用机会终于来临,我们也会更加重视起来。目前我们正在开发200标方的PEM电解槽,力争在稳定性、效率及成本各方面都做到最好。我们不仅会在国内推广PEM制氢产品,还会运用多年以来建设的海外渠道进行更加广泛地推广。”  

金属板领先制造商治臻股份已经开发出第一代PEM电解槽用金属极板-EC500,初步形成了250kW级PEM电解槽金属极板及其相关产品的研发制造能力。未来,公司将利用金属双极板设计与制造的技术优势,深耕PEM电解槽用双极板,助力加快兆瓦级PEM电解槽推广及运行,将产品与服务逐步向水电解制氢储能领域推广。  

除了瞄向电解槽以外,具备敏锐嗅觉的材料及设备厂商也吹响了向该领域进军的号角。膜电极头部企业鸿基创能在生产工艺方面针对PEM电解槽特性,设计了专门的膜电极生产线。今年6月17日,鸿基创能举行了高性能膜电极及PEM电解水制氢项目投产仪式,该投产项目中的PEM电解水制氢CCM卷对卷生产线乃国内首条,年产能规模达到30万平米,填补了行业空白。  

燃料电池设备领先企业隆深氢能自2021年成功开发PEM电解槽涂布、转印设备之后,已经逐步建立起较为完整的PEM电解槽MEA制造设备矩阵,涵盖CCM喷涂机、CCM涂布机、六合一封装线、电堆组堆线等多个关键制造环节。  

燃料电池设备领先企业世椿新能源早在2020年就开始陆续联合国内央企及上市公司、国际巨头研发PEM制氢生产设备。2022年对于世椿新能源而言,是大有收获的一年,PEM制氢生产设备实现营收超千万元。明年PEM制氢领域的设备需求还将进一步提升,预计公司营收将实现更快速的增长。  

测试设备领先企业科威尔凭借强劲的研发实力,组建了一只由工艺、结构、控制和软件等人员组成的专业团队,开始向制氢端测试设备进行布局。现阶段,科威尔已经成功中标光伏行业龙头企业50kW和500kW电解槽测试项目,随着制氢端测试设备领域布局的展开,科威尔整体发展将实现新的跃升。  

多重势力的加入,对于加快开拓电解水制氢市场大有裨益。与此同时,未来该领域的市场竞争也将异常激烈。  


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