綠氫制備技術(shù)爭鳴：SOEC前景幾何?

　　隨著氫能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)火熱，綠氫制備衍生出多種技術(shù)路線，逐漸形成“百家爭鳴”的發(fā)展格局。

　　當(dāng)前大量采用的堿性電解槽技術(shù)因其較低的價格成本迅速占領(lǐng)市場，而應(yīng)用貴金屬的質(zhì)子交換膜電解(PEM)技術(shù)則因其對間歇性電源適應(yīng)性高成為風(fēng)光儲能的新寵，同時，固體氧化物電解(SOEC)技術(shù)正從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。

　　4月25日，上海翌晶氫能科技有限公司(以下簡稱“翌晶氫能”)的SOEC電堆自動化產(chǎn)線在上海下線。《中國經(jīng)營報(bào)》記者從翌晶氫能方面獲悉，本次下線的SOEC電堆產(chǎn)線產(chǎn)能達(dá)100MW，可兼容多種型號電堆生產(chǎn)。

　　綠氫迎來發(fā)展機(jī)遇期

　　氫能作為一種優(yōu)質(zhì)的二次能源，具備清潔零碳、可再生等優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)人士向記者表示，氫能可在多種場景替代汽油、柴油、天然氣等能源，促進(jìn)工業(yè)、交通等領(lǐng)域深度脫碳。同時，綠氫使用風(fēng)電、光伏作為清潔電源制取，是優(yōu)質(zhì)可再生能源。

　　目前，氫作為能源應(yīng)用的程度不高，主要作為工業(yè)原料使用。未來，隨著各國大力推廣綠電制氫和氫能應(yīng)用，氫能有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展。

　　從全球范圍來看，氫能受到的關(guān)注度同樣居高不下。美國、日本、歐盟等主要經(jīng)濟(jì)體均發(fā)布了與氫能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)配套政策。國際能源署(IEA)預(yù)計(jì)，2030年全球氫能需求將達(dá)到1.8億噸。

　　自2019年氫能首次寫入《政府工作報(bào)告》以來，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展駛上快車道。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》中提到，氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。從我國各地已公布的規(guī)劃目標(biāo)來看，2025年我國氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到7000億元。

　　氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括制氫、儲運(yùn)、加注和應(yīng)用四個環(huán)節(jié)。其中制氫屬于上游環(huán)節(jié)，是推動氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。

　　記者了解到，氫氣制備方式主要包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫和電解水制氫三類。其中，從產(chǎn)能現(xiàn)狀來看，全球氫氣產(chǎn)能以化石燃料制氫為主，占據(jù)了2021年產(chǎn)量的80%以上。

　　然而，通向碳中和的道路上，綠氫的發(fā)展無疑將更受關(guān)注。業(yè)內(nèi)人士指出，綠氫是零碳排、可持續(xù)的“終極路線”，它的規(guī)模化應(yīng)用還需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)去綜合推動降本。

　　從國內(nèi)市場現(xiàn)狀來看，高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)初步調(diào)研統(tǒng)計(jì)，2022年國內(nèi)電解水制氫設(shè)備出貨量達(dá)到722MW(含出口，不含研發(fā)樣機(jī))，同比大幅增長106%。今年一季度，從招標(biāo)量來看，國內(nèi)氫電解槽招標(biāo)量預(yù)計(jì)達(dá)到452兆瓦，相當(dāng)于2022年全年出貨量的60%。

　　據(jù)IEA預(yù)計(jì)，2023年全球制氫電解槽新增裝機(jī)4.1GW，同比增長356%，產(chǎn)能將達(dá)到21.5GW。

　　技術(shù)孰優(yōu)孰劣?

　　“電解水制氫技術(shù)路線包括堿性電解(ALK、PEM、SOEC)和陰離子交換膜電解(AEM)。其中，目前堿性電解技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用量較大，PEM技術(shù)次之，而SOEC和AEM技術(shù)多處于研發(fā)階段。”翌晶氫能總經(jīng)理劉青向記者介紹道。

　　談及上述四種綠氫制備方式的優(yōu)缺點(diǎn)，相關(guān)業(yè)內(nèi)人士向記者表示：“電解槽是制氫的核心設(shè)備。堿性電解技術(shù)成熟、設(shè)備成本低，但其對間歇能源的適用性不強(qiáng)，運(yùn)維成本高，理論效率低于PEM、SOEC等路線;而PEM技術(shù)制氫效率高，同時對間歇性電源適應(yīng)性高，但其因?yàn)樾枋褂觅F金屬催化劑導(dǎo)致設(shè)備成本居高不下;SOEC技術(shù)路線同樣具備較高的理論效率，同時可使用非貴金屬催化劑，但因?yàn)槠洳捎酶邷胤磻?yīng)環(huán)境，無形中加大了研發(fā)難度。

　　目前，國內(nèi)的SOEC技術(shù)方案研發(fā)大多處于實(shí)驗(yàn)室階段。4月25日，翌晶氫能的SOEC電堆自動化產(chǎn)線在上海下線。該產(chǎn)線產(chǎn)能可達(dá)100MW，可兼容多種型號電堆生產(chǎn)。

　　劉青向記者介紹稱：“翌晶氫能此次推出的SOEC電堆產(chǎn)品具有可逆化特點(diǎn)，既可以制氫，也可以通過氫氣發(fā)電，并且通過采用鎳材料，摒棄了貴金屬帶來的成本壓力，通過高效的電解效率，可以實(shí)現(xiàn)單臺產(chǎn)氫量10000Nm3/h。”

　　記者注意到，SOEC電解槽是在高溫狀態(tài)下將水蒸氣電離生成氫離子和氧離子，分別在電極上生成氫氣和氧氣的過程，其反應(yīng)溫度通常在 600攝氏度以上，適用于產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽的光熱發(fā)電系統(tǒng)。

　　談及SOEC落地，一位曾經(jīng)參與SOEC研發(fā)的業(yè)內(nèi)人士向記者表示：“十年前我就在從事SOEC產(chǎn)品的開發(fā)，但最終因資金問題無奈放棄。SOEC的難點(diǎn)在于高溫導(dǎo)致的電池材料研發(fā)，我國在SOEC這條技術(shù)路線的儲備已經(jīng)有十余年的時間，我此前參與SOEC產(chǎn)品制造還是手動裝配，自動化生產(chǎn)可以提高產(chǎn)品一致性。希望借助當(dāng)前火熱的氫能市場可以對SOEC技術(shù)路線形成推動效應(yīng)。”

　　當(dāng)前我國電解水制氫市場中，堿性電解槽用量占據(jù)絕對優(yōu)勢。記者了解到，國產(chǎn)堿性電解槽價格保持在2000～3000元/kW，PAM電解槽價格則達(dá)到7000～12000元/kW，而翌晶氫能此次推出的SOEC電解槽價格同樣達(dá)到了1萬元/kW。

　　提高電流密度是降低電解槽設(shè)備單位投資成本的關(guān)鍵因素，但電流密度的提升通常伴隨著電解槽電壓的升高，從而導(dǎo)致電解效率下降。PEM、SOEC方案可以實(shí)現(xiàn)更高的電流密度和更低的電壓，降本增效的潛力優(yōu)良，未來技術(shù)成熟后存在替代空間。

　　談及價格，劉青向記者表示：“我們希望更多的同行能夠加入到SOEC的研發(fā)之中，我國氫能發(fā)展空間巨大，未來隨著SOEC技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)品價格也會隨之降低。”

　　來源：中國經(jīng)營報(bào) 記者 李哲