在考克利爾能源亞太區總裁、考克利爾競立(蘇州)氫能科技有限公司總經理林立邦看來，低能耗、低成本和大型化是未來電解水制氫設備行業發展的重要趨勢，在此過程中，設備關鍵材料、制造工藝、系統集成等將迎來持續變革，產業標準體系亟待進一步完善。

▲考克利爾競立準備發貨

11月24日，寶豐能源發布公告稱，寶豐能源內蒙古“綠氫+”煤制烯烴項目正式獲批，該項目將通過電解水制取出綠氫和綠氧，用綠氫替代煤作為原料進行生產。在碳達峰碳中和目標推動下，氫能產業熱度不減，我國可再生能源裝機規模目前居全球第一，綠氫供給潛力巨大，以綠電制綠氫，促進氫能產業可持續發展成為行業共識。

在政策支持及市場需求帶動下，電解水制氫設備市場迎來快速發展。當前，電解水制氫技術如何進一步提升？制氫產業還有哪些問題亟待完善？在考克利爾能源亞太區總裁、考克利爾競立(蘇州)氫能科技有限公司總經理林立邦看來，低能耗、低成本和大型化是未來電解水制氫設備行業發展的重要趨勢，在此過程中，設備關鍵材料、制造工藝、系統集成等將迎來持續變革，產業標準體系亟待進一步完善。

堿性電解水制氫技術

居于領先地位

一組數字即可體現堿性電解槽發展現狀。2021年，全球電解槽出貨量超過458兆瓦，其中堿性電解槽出貨量占比將近70%，約317兆瓦左右。僅考克利爾競立一家企業的出貨量就達到160兆瓦，占全球堿性電解槽出貨量的50%左右。預計2022年，全球電解槽出貨量大概會超過2吉瓦，堿性電解槽占比提升至75%左右。

林立邦指出，全球范圍內，堿性電解水制氫技術可以追溯到100多年前，上個世紀20年代左右，西方國家就已開始將這一制氫技術用于工業產氫。我國堿性電解水制氫技術于上世紀70年代由國外引進，一開始用于軍工等領域需求，后來逐漸轉到民用，上世紀90年代開始迎來大幅發展。從這個角度看，國內的堿性電解水制氫技術一開始就引進了國外的成熟技術，再加上國內這30年來持續研發，因此，我國堿性電解水制氫技術水平在國際已居于領先地位。

從技術和成本角度看，堿性電解水制氫技術暫時難以被其他技術路線趕超。“堿性電解水制氫在所有制氫路線中，技術最成熟，成本最低，同時也最能夠實現產業化。”林立邦表示，現階段，化工、冶金等領域需要大規模的氫氣產能，堿性電解槽產能目前已能做到1000標方/小時到1500標方/小時，相對其他制氫技術來說規模最大，成本最便宜。如我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目、寶豐能源的電解水制氫項目均采用堿性電解槽。

▲中石化新疆庫車綠氫項目4對1系統實證基地航拍圖

林立邦指出，雖然另一主要制氫方式——質子交換膜(PEM)電解具有響應速度快的優勢，但其成本、壽命仍有待進一步提升。例如，目前質子交換膜仍主要依賴進口，PEM使用的貴金屬催化劑導致其制氫成本是堿性電解水制氫的4-5倍，同時，PEM電解槽的壽命只有堿性電解槽的1/4-1/5。由此看來，未來至少8-10年內，堿性電解水制氫將持續成為主流制氫技術。

與此同時，林立邦強調，對于技術本身而言，并不存在互相取代的情況，隨著產業的進一步發展，未來應用場景將不斷拓寬。需要大規模制氫產能的化工冶金領域將持續采用堿性電解槽制氫，而在分布式能源場景中，如現場制氫加氫站這種氫能產量較小的場景，PEM電解槽將具有獨特優勢。“行業技術路線應百花齊放，‘雙碳’目標下，氫能將成為未來重要能源之一，針對不同應用場景選擇不同技術路徑是大勢所趨。隨著各個技術的發展，產業整體成本也將進一步降低，利好氫能產業高質量發展。”

大型化、低成本、低能耗

是產業發展共識

2022年6月1日，國家發改委、國家能源局等9部門聯合印發了《“十四五”可再生能源發展規劃》，提出推動可再生能源規模化制氫利用，開展規模化可再生能源制氫示范，打造規模化的綠氫生產基地。

現階段，綠氫替代灰氫和藍氫是氫能產業的重要市場之一。林立邦表示，傳統能源相關企業碳減排壓力巨大，石油、煉化、冶金等領域都將是未來我國綠氫市場的需求大戶。與此同時，氫能在交通方面的應用也會不斷增加。“此外，分布式能源也將成為綠氫重要應用場景，如在機場航站樓屋頂鋪光伏板，再配合電解水制氫設備制取綠氫，機場里面的大巴、叉車等交通工具都可進行燃料電池替換，除機場外，上述模式還可應用在大型商場、大型醫院等。”

▲考克利爾競立員工在調試現場

政策激勵和市場需求驅動下，我國綠氫未來供不應求的趨勢極為明顯，實現設備大型化、低成本、低能耗成為產業發展重要共識。記者了解到，在制氫設備大型化方向上，考克利爾競立已在2017年研制出全球首臺套產氫量1000標方/小時的制氫設備，2021年研制出國際首臺套1200標方/小時和1300標方/小時電解水制氫設備，未來將積極發力1500標方/小時及以上的制氫設備。

在堿性制氫設備快速向大型化躍進過程中，如何兼顧成本能耗的降低、提升系統集成能力持續考驗著整個行業。“以設備大型化為方向，業界都在進行持續研發，1500標方/小時的單臺產能還遠遠不夠。”林立邦同時提醒，如果單臺設備越來越大，在運行、運輸、維修等各方面都會遇到問題，一味增加電解槽體積，最后的邊際效應將呈現遞減狀態。因此大型化并非無止境的一直放大，在此過程中，尋求成本、能耗以及大型化之間的平衡點尤為重要。

在林立邦看來，系統的優化集成是關鍵。“以多臺電解制氫設備集成生產替代單臺大體積設備，將更為靈活和方便。在此過程中，提高電流密度、降低能耗、優化結構等，都是系統優化集成的重要著力點。

“事實上，行業內不同企業已經在從不同角度為之努力。以考克利爾競立為例，去年下線的1300標方/小時的電解制氫設備，由于在增加單臺制氫產能的同時，顧及了結構的優化和材料效率的提高，該設備比原先1000標方/小時設備體積還要小25%。”林立邦指出，如果要進一步突破目前技術研發的“天花板”，隔膜和電極等關鍵材料都有待革新，業界應各顯神通、不斷創新，持續追求更高效的隔膜以及效能更好的電極。

建立標準體系

為產業提供權威參考

企業不斷尋求技術突破外，產業發展也離不開更多維度的支持。林立邦提出，隨著堿性電解槽應用規模不斷擴大，堿性電解槽相關標準需要不斷完善。“與其他工業設備有更明確、統一的標準不同，目前雖然已有部分堿性電解水制氫相關行業標準出臺，但還遠遠不夠。”

除此之外，制氫設備相關的產品標準也有待完善。林立邦指出，由于不同客戶有不同的需求，把產品標準化可以給行業和客戶一個具體明確的參考指標，同時自身產品標準化后，有利于量產步伐進一步加快，整體成本也將迎來降低，對企業和用戶而言都是利好。“當前，我國約有100多家電解水制氫企業，但總體而言魚龍混雜，雖已有中國氫能聯盟等氫能行業內較有公信力的組織開始制定電解水制氫相關標準，但整體標準體系的建立和完善仍在路上，需要政府或權威行業協會牽頭，制定更加權威、科學的標準體系。”

▲考克利爾競立生產的堿性電解槽

“‘雙碳’目標下，我國綠氫產業未來發展潛力巨大，對產業而言，企業間相互協作尤為重要。”林立邦認為，正常的企業行為外，企業間應加強交流合作，發揮“1+1＞2”的作用，共同推動技術創新。

制氫產業作為氫能全產業鏈各環節之一，離不開全產業鏈的共同發力。“整個氫能產業基礎應用環環相扣，一方面，整個價值鏈上的不同產業要有更多的溝通合作，另一方面，在電解水制氫產業、企業間要在競爭中求合作，創造好的產業生態，共同推動制氫技術的快速普及。”林立邦稱，在此過程中，需要權威行業協會、大型國企央企或者政府這樣有公信力的第三方牽頭，為企業溝通交流搭建有效平臺，加快推動產業協作。