電解水制氫設備下線熱潮退去后,各家企業開始把重點放在技術提升上。
目前國內最成熟的電解水制氫技術為堿性電解,整個制氫成本主要在于電費和設備折舊,其中電費占比70%-90%,折舊占比10%-30%。按照年生產時間2000小時,電耗5 kwh/標方,電價0.3元/kwh, 1000標方的電解槽制氫成本為25元/kg。堿性制氫設備的發展趨勢是大功率、低成本、長壽命、規模化、集群化、自動化。2025年3000標方的堿性電解槽應用會得到普及,同時制氫設備的成本也將大幅降低。
目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現場制氫、風電等可再生能源電解水制氫、儲能等領域得到示范應用并逐步推廣。過去5年電解槽成本已下降了40%,但是投資和運行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關。
AEM制氫設備是“熱點”,因其兼具ALK電解水制氫設備和PEM電解水制氫設備的優勢,AEM電解槽成為“后起之秀”,國內多家制氫設備廠商開始發力AEM制氫技術。
截至目前,今年國內已下線共9款電解槽,其中兩款PEM電解槽、一款AEM電解槽——
雙良集團
10月18日,“光氫儲電 智創未來”——雙良集團首屆創新大會舉行。
會上,雙良集團發布了當前世界最大的5000Nm3/h堿性水電解槽。該電解槽具備高性能、高質量、高電密、調節范圍大等特點,是世界目前產氫最大、電流密度最高、在同等電流密度下能耗最低的堿性水電解制氫裝置。
在90攝氏度工況運行時,雙良電解槽最高電流密度可達10600A/㎡,能耗4.7 kW h/Nm3 H?;在3000 A/㎡電流密度下,雙良電解槽能耗低至3.875 kW h/Nm3 H?;產品最低運行負荷可降至10%,并保持氧中氫含量<1.50%
國氫科技
近日,國氫科技自主研發的“500Nm3/h質子交換膜電解水制氫電解槽”順利通過第三方認證。該產品是目前國內單槽規模最大的PEM電解槽,采用公司自主技術的高穩定催化劑、高可靠性大型膜電極,標志著國氫科技在PEM制氫技術領域取得又一重大突破,在我國制氫技術自主化進程中具有里程碑意義。
國氫科技歷經多年持續技術攻關,研發出多款自主化、高性能PEM制氫產品,其中兆瓦級電解槽獲評國家能源局2023年度能源行業十大科技創新成果,已累計運行時間超萬小時。批量生產的50臺套兆瓦級電解槽全部一次性通過場內測試,已按期交付大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目。
大型電解槽開發是國家電投參與承擔的中央企業綠色氫能制儲運創新聯合體重點任務。本次認證通過的 500Nm3/h電解槽,額定電流密度1.8A/cm2,額定制氫電耗4.4 kWh/Nm3,標志著創新聯合體重點任務取得了重要進展。
臥龍英耐德
10月10日,臥龍英耐德(浙江)氫能科技有限公司在浙江·紹興上虞隆重發布了國產首臺兆瓦級AEM水電解制氫設備——AEM Nexus 1000。
該AEM制氫系統不僅具備設計緊湊、運行高效、維護簡潔,智能控制等優勢,并且考慮到客戶實際使用情況,兼顧運輸與安裝的高效與快捷。靈活性高,疊加運行穩定,系統壽命可達8萬小時,綜合實力引領全球同類產品。其制氫量為210Nm3/h,功率為1MW,采用了先進的陰離子交換膜技術。相對于傳統的ALK堿性電解槽,Nexus1000電流密度高達8000A/㎡;電解槽直流效率為4.2kWh/ Nm3,全系統效率為4.8kWh/Nm3;動態響應速度快,0-100%滿功率加減載時間僅需數十秒;運行功率范圍寬,可在0-100%全功率范圍內安全運行;輸出氫氣純度高,直接輸出氫中氧含量小于5ppm,無需氫氧分離裝置;輸出壓力高達3.5Mpa,可有效降低后級壓縮機的能耗和成本。
中車株洲所
2024年10月12日,中車株洲所自主研發的2000標方電解槽在湖南株洲成功下線,并推出大標方柔性綠電制氫裝備解決方案。
該電解槽采用了多項先進技術,具備行業領先的高電流密度設計、超低的能量消耗水平、寬泛的工作調節范圍以及全自動化操作等優勢:最高電流密度可達4000A/㎡,較傳統電解槽提升約40%。直流能耗≤4.3kWh/Nm3,達到國標一級能效水平。匹配自研柔性綠電制氫智控系統,調節范圍可達25%~110%,適應各類可再生能源波動工況。配置小室電壓與溫度巡檢系統實時監控電解槽工況,采用智能運維平臺實現一鍵啟停等全自動化運行,為客戶提供少人/無人值守制氫系統解決方案。
華秦新能源—陜西首臺2000標方電解槽
2024年9月30日上午,陜西首臺2000Nm3/h高活性電極電解槽下線儀式,在華秦科技園隆重舉行。
本次下線的2000Nm3/h高活性電極電解槽,延用了1000Nm3/h電解槽的高活性、長壽命電解電極材料與工藝,采用仿真流場流道設計、柔性結構、零接觸電阻電極、防腐電鍍工藝等多項自主創新成果,在額定運行電流密度4000A/m2條件下,實現高能效水平。
康明斯
2024年1月29日,康明斯Accelera全球首臺針對中國市場的本地化HyLYZER?-1000產品正式下線,實現了綠氫設備制造成本的大幅度降低,并以更短的交付周期滿足本地用戶的定制化綠氫能源解決方案需求。
該產品為單臺5MW的模塊化產品,制氫能力1000標方/小時,目前產品已經完成實驗室測試,可實現5%的超低負荷運行能力,直接輸出氫氣純度可實現99.99%(不含氫氣純化,不含水狀態)。這樣的產品設計非常適用于便捷的現場室內安裝需求,通過簡單的模塊互聯即可實現增容。其可靠性、低維護成本和優秀的安全性能使其非常適合風光電耦合,用于綠氫的生產。
該型號產品為康明斯PEM電解水制氫設備產品,以經過全球驗證的模塊化電解水系統為基礎,2021年下半年開啟產品本地化的導入,基于本地化供應鏈體系,針對國內市場的法律法規進行了適應性設計。2023年4月底,該產品在位于廣東佛山的康明斯恩澤綠氫設備制造基地正式投產,于同年9月完成組裝并進入測試間的調試和研發驗證階段。
宏澤海槿
2024年7月26日,宏澤海槿Hz2500Nm3/h制氫電解槽下線儀式舉行。
宏澤海槿電解制氫裝備制造基地項目從開工到投產僅用14個月時間,本次宏澤海槿2500Nm3/h制氫電解槽產品成功下線,標志著張掖市建設國家重要綜合能源基地開啟新篇章。
派瑞氫能
5月17日,國內最大單體產氫量3000Nm3/h水電解制氫裝備下線儀式暨“氫動未來”氫能產業發展大會在中國船舶集團第七一八研究所成功舉辦。
該裝備由七一八所旗下中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司自主研發,圍繞我國氫能高質量發展重大需求,突破了大功率、高電密、寬負載、低電耗等多項前沿技術,運行電流密度提升17%,槽體重量降低13%,制氫系統具備30%-110%的動態調節能力,能耗達到國標一級能效標準,可顯著提高單機產能、降低生產投入和運行成本。
隆基氫能
2024年3月12日,隆基氫能ALK G系列2臺3000Nm3/h堿性制氫裝備順利啟運發貨,該裝備是國內目前單體產氫量最大的堿性電解槽,此示范項目即將展示隆基大標方電解槽作為行業標桿帶來的“新質生產力”。
隆基G系列3000Nm3/h產品的成功下線和發運,標志著中國堿水電解槽技術和工藝已處于國際領先水平,隆基氫能電解槽研發制造技術已達行業制高點。隆基氫能G系列產品自2023年9月面市以來,備受行業各界關注,已成功中標興國鑄業富氫高爐技術示范項目、中廣核新能源寧東清潔能源制氫等項目。在氫冶金、氫交通等領域的項目中,為客戶降低CAPEX成本,節約占地面積,不斷下探LCOH(單位制氫成本)。