電解水制氫主流技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破
隨著技術(shù)的進(jìn)步，SOEC已開(kāi)始逐步走向規(guī)?；l(fā)展，降本路徑清晰，有望成為助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要推動(dòng)力。
▲翌晶氫能SOEC電堆自動(dòng)化產(chǎn)線。
4月25日，上海翌晶氫能科技有限公司研發(fā)的國(guó)內(nèi)首條固體氧化物電解水制氫(SOEC)電堆自動(dòng)化產(chǎn)線正式下線，年產(chǎn)能可達(dá)100兆瓦，可兼容多型號(hào)電堆生產(chǎn)。
業(yè)界普遍認(rèn)為，SOEC作為主要電解水制氫方式之一，此前一直處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，SOEC已開(kāi)始逐步走向規(guī)?；l(fā)展，降本路徑清晰，有望成為助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要推動(dòng)力。
多元化技術(shù)路線利好產(chǎn)業(yè)發(fā)展
目前，堿性電解水、質(zhì)子交換膜電解水（PEM）、固體氧化物電解水（SOEC）制氫為三種主流電解水制氫技術(shù)。其中，堿性電解水技術(shù)最為成熟，已能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模制氫應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)制氫應(yīng)用。PEM制氫在過(guò)去十年發(fā)展迅速，相比于堿性電解水工藝，其占地面積較小，與可再生能源的適配度更高，國(guó)內(nèi)目前已實(shí)現(xiàn)規(guī)模較小的商業(yè)化運(yùn)作。川財(cái)證券研究指出，SOEC制氫的主要特點(diǎn)是工作溫度高、效率高、蒸汽替代液態(tài)水，且可以反向運(yùn)作，充當(dāng)燃料電池，目前國(guó)際上已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但規(guī)模落后于堿性和PEM電解水制氫。
“堿性電解水制氫與PEM制氫的較快發(fā)展得益于有一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)作支撐，如堿性電解槽原先用來(lái)制氧，隨著制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展及氫氣需求加速增長(zhǎng)，堿性電解槽開(kāi)始用于制氫環(huán)節(jié)?！辟Y深從業(yè)者鄭賢玲對(duì)記者表示，“SOEC加速發(fā)展是業(yè)內(nèi)所盼，這一技術(shù)路線解決了電解槽的污染、體積大、效率不太高、貴金屬成本等問(wèn)題，如今SOEC已正式走出實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于產(chǎn)業(yè)而言是重要的一步?！?/p>
佛山環(huán)境與能源研究院上海事業(yè)部部長(zhǎng)鄔佳益認(rèn)為，雖然相較堿性電解水和PEM，SOEC發(fā)展進(jìn)程較慢，但目前主流電解水制氫方式各有其優(yōu)勢(shì)，也分別適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景?！巴瑫r(shí)，對(duì)產(chǎn)業(yè)而言，技術(shù)的不斷更新迭代是大勢(shì)所趨，現(xiàn)在的技術(shù)能否適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展值得關(guān)注。因此，多元化的技術(shù)路線同時(shí)發(fā)展將更好更快適應(yīng)未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景、商業(yè)模式等的快速變化，最終利好產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！?/p>
降本增效優(yōu)勢(shì)顯著
開(kāi)源證券研究指出，SOEC擁有不使用貴金屬催化劑、余熱溫度高、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢(shì)，可適用于制氫、熱電聯(lián)產(chǎn)等應(yīng)用場(chǎng)景，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要發(fā)展方向。
據(jù)上海翌晶氫能科技有限公司總經(jīng)理劉青介紹，在電解水制氫的成本構(gòu)成中，電費(fèi)占比80%、折舊占比10%、運(yùn)營(yíng)維護(hù)10%，因此，降低電費(fèi)成本成為電解水制氫降本的關(guān)鍵因素，而SOEC高效優(yōu)勢(shì)將引領(lǐng)綠氫技術(shù)降本。“數(shù)據(jù)顯示，SOEC系統(tǒng)的電解效率超過(guò)84%，與工業(yè)余熱回收結(jié)合，能進(jìn)一步降低電耗達(dá)10%，比堿性和PEM電解省電28%?！?/p>
關(guān)于降本問(wèn)題，劉青表示，現(xiàn)今，SOEC降本速度已遠(yuǎn)超預(yù)期，預(yù)計(jì)到2023年，成本可降為1萬(wàn)元/kW；2025年有望下降到5000元/kW；至2030年，成本將為1000元/kW，相較2023年下降90%。
“目前，氫氣生產(chǎn)大部分是以化石燃料為主的灰氫，或通過(guò)碳捕集和封存技術(shù)來(lái)減少碳排放制取的藍(lán)氫，由清潔能源和可再生能源制取的綠氫所占比重則不足千分之一?！眹?guó)家能源局原正司級(jí)巡視員、中國(guó)投資協(xié)會(huì)能源投資專委會(huì)會(huì)長(zhǎng)孫耀唯表示，采用先進(jìn)高效的SOEC技術(shù)生產(chǎn)低排放、高效率的綠氫是未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)上游優(yōu)化供給的關(guān)鍵課題。SOEC技術(shù)因電價(jià)降本空間擴(kuò)大而表現(xiàn)出更明顯優(yōu)勢(shì)，將成為助力工業(yè)無(wú)碳化的關(guān)鍵一環(huán)。
產(chǎn)業(yè)鏈需進(jìn)一步完善
2022年3月出臺(tái)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)（2021-2035年）》明確提出，要合理布局制氫設(shè)施，推進(jìn)固體氧化物電解池制氫等技術(shù)研發(fā)。在政策方向指引下，SOEC技術(shù)迎來(lái)更多發(fā)展前景。但需要注意的是，目前SOEC相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善，在產(chǎn)氫規(guī)模、運(yùn)行時(shí)間等方面符合商業(yè)化運(yùn)行的SOEC產(chǎn)品仍較少。
具體來(lái)看，SOEC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)材料性能要求高。鄔佳益指出，相比堿性電解水和PEM，SOEC技術(shù)壁壘更高。SOEC電解水制氫過(guò)程中工作溫度高，對(duì)很多材料的耐溫性和耐腐蝕性提出更高要求?！耙獙?shí)現(xiàn)材料在高溫下具有較好熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，不同組件間的熱膨脹系數(shù)匹配，同時(shí)保證材料成本盡可能低，行業(yè)還需要持續(xù)技術(shù)攻堅(jiān)?！?/p>
產(chǎn)業(yè)鏈不完善也成為制約SOEC發(fā)展的重要因素。鄔佳益表示，由于SOEC發(fā)展相對(duì)較晚，產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)不完善，行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)很少，造成產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較慢?！澳壳?，SOEC還沒(méi)有完備的供應(yīng)鏈，舉例來(lái)說(shuō)，如果企業(yè)想要購(gòu)買或者缺少某個(gè)零部件，可能根本找不到廠家?！?/p>
劉青表示，氫能產(chǎn)業(yè)將是能源低碳化轉(zhuǎn)型的主旋律，SOEC作為未來(lái)單位制氫成本最低的技術(shù)解決方案之一，必將成為綠氫邁向大規(guī)模應(yīng)用的主要抓手和推動(dòng)力。期盼業(yè)內(nèi)上下游各企業(yè)通力合作，打造一個(gè)更加完善、更有韌性的SOEC生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈體系，將綠氫產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)。
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