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航宇高科李俊榮:綠氫制取成本是決定電解水市場空間的關鍵變量

   2023-09-07 氫能觀察李航70470
核心提示:近日,2023第三屆中國綠氫與應用發展論壇在內蒙古鄂爾多斯正式召開。會議探討了中國綠氫產業發展現狀、技術進展、應用案例及發展前景等多個議題。北京航宇高科氫能源科技有限公司(以下簡稱:航宇高科)總經理李俊榮發表《PEM水電解技術在綠氫中的應用問題、

近日,2023第三屆中國綠氫與應用發展論壇在內蒙古鄂爾多斯正式召開。會議探討了中國綠氫產業發展現狀、技術進展、應用案例及發展前景等多個議題。


北京航宇高科氫能源科技有限公司(以下簡稱:航宇高科)總經理李俊榮發表《PEM水電解技術在綠氫中的應用問題、解決途徑與實踐》主題演講。


2021年,全球氫氣需求超過9400萬噸,我國需求量約2800萬噸,占全球的30%,是全球最大氫氣消費國。據IEA統計,在全球“凈零排放”目標下,2030年,全球氫能應用規模需達到2億噸,我國將需近4000萬噸,全球氫氣產量將達到1.8億噸,較2021年的0.94億噸翻倍增長。

電解水制氫產量將從2021年的不到4萬噸大幅增長至6170萬噸,為主要增量源。據統計,國內電解槽市場中,總裝機量可達100GW,約100倍左右的增長空間,PEM電解槽裝機可達40GW,市場空間約1000億元,電解水制氫產量比例將提高到15%以上。


目前,國內出貨量中堿性占據絕對主導,相同制氫能力的PEM電解槽成本要是現行電解槽的4-6倍,而海外PEM的成本僅為堿性的1.2-1.5倍。


李俊榮表示,綠氫制取成本是決定電解水市場空間的關鍵變量,PEM的降本路徑主要為規模放量、國產替代和技術迭代帶來的成本優勢。


計算結果表明,當PEM/AWE造價比為2.5,電價為0.3元時,利用小時數超過4000時,二者制氫成本接近,當PEM/AWE造價比1.75,PEM制氫成本開始對AWE形成較強競爭優勢。


彭博社預測,隨著PEM電解槽的規模化生產,到2030年后PEM與AWE的成本產局將大幅縮小。


目前國內已經有多個單位可生產單堆1MW規模的PEM電解槽,并將很快有單堆2MW規模的電解槽面世。且由于PEM電解槽抗壓力能力,多個電解槽的組合可構建10-20MW級的PEM裝置。2022年,航宇高科30Nm3/h及250Nm3/h PEM電解水制氫系統在燕山石化開車運行,該電解槽工作溫度為 60-80℃,工作壓力為3.0MPa,額定產氫量為200Nm3/h,最大產氫量為250Nm3/h。

技術層面,電解槽降本的主要途徑為:提高電極活性,電池堆工作電流密度從現有水平1.0A/cm2左右提高到2.5A/cm2以上;改進漿料配比、涂布工藝,降低鉑、銥催化劑負載量,控制提高產品的一致性,提高電池裝配水平,延長電解槽使用壽命;完善對雙極板的回收利用,并實現對膜電極貴金屬的回收利用;研發貴重材料的替代技術,如Nb對Pt的替代、不銹鋼對鈦材的替代、表面氮化防護等。


2022年,航宇高科實現了單槽MW級PEM電解槽的產業化應用,解決了國內綠氫制備的“卡脖子”關鍵技術。擁有S系列、H系列、C系列、M系列四個系列的產品,現有基礎已達到國外主流公司的技術水平,部分技術指標優于國際水平。


李俊榮總結了航宇高科針對PEM水電解制氫電解槽未來的發展規劃:要進一步提高工作電流密度,打造5MW級PEM電解槽,建設10~20MW級PEM水電解集成系統;提高壓力,近期目標為大于3.5MPa,中期目標為21~42MPa,遠期目標為大于70MP;提高極端工況下電極材料的穩定性,加強寬波動負荷的適應性;要加強核心材料的創新,強化質子膜、催化劑、膜電極的國產化替代,以降低成本。


 
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