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中國(guó)正在成為全球水電解制氫領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者

來(lái)源：中國(guó)能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2025-03-20 19:38

　　中國(guó)能源新聞網(wǎng)訊（記者李欣智 見(jiàn)習(xí)記者許冰茹 周瀟）3月20日，由中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)“氫能促進(jìn)會(huì)”）聯(lián)合30余家氫能產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)和科研院校共同編寫(xiě)的《中國(guó)氫能技術(shù)發(fā)展研究報(bào)告2024》（簡(jiǎn)稱(chēng)《報(bào)告》）在京發(fā)布。《報(bào)告》顯示，中國(guó)已成為全球電解槽的主要供應(yīng)商，并在江蘇、廣東、河北等地形成了多個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展集群。據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，截至2024年9月，國(guó)內(nèi)水電解制氫設(shè)備廠商名義總產(chǎn)能達(dá)到32吉瓦，占全球電解槽總產(chǎn)能的60%以上。《報(bào)告》詳細(xì)分析了堿性水電解制氫（ALK）技術(shù)、質(zhì)子交換膜水電解制氫（PEM）技術(shù)、固體氧化物水電解制氫（SOEC）技術(shù)以及陰離子交換膜水電解制氫（AEM）技術(shù)4種主要水電解制氫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。

　　《報(bào)告》指出，我國(guó)ALK電解槽正在快速向低能耗、大標(biāo)方邁進(jìn)，國(guó)內(nèi)電解槽產(chǎn)品能耗達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，單槽產(chǎn)氫量達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。ALK技術(shù)可分為圓形帶壓和方形常壓兩大技術(shù)路線。國(guó)內(nèi)ALK電解槽企業(yè)多采用圓形帶壓技術(shù)路線，相關(guān)供應(yīng)鏈配套也相對(duì)成熟。圓形帶壓電解槽采用拉桿緊固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更容易實(shí)現(xiàn)壓力密封，但該路線對(duì)于材料耐壓性能要求高，存在設(shè)計(jì)和制造難度大、運(yùn)輸不便、停機(jī)維修成本較高等問(wèn)題。方形常壓電解槽借鑒成熟的氯堿電解槽設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用零間隙技術(shù)，因此密封性更好，且內(nèi)部流場(chǎng)分布更均勻合理，對(duì)端板、框架等強(qiáng)度要求低，便于實(shí)現(xiàn)大型化。但為降低能耗，方形常壓電解槽一般采用貴金屬電極、復(fù)合隔膜和純鎳極板，因此成本較高且出口壓力較低，下游應(yīng)用需額外配備增壓設(shè)備。同時(shí)，方形常壓電解槽通過(guò)模塊化路線，可兼具ALK電解槽壽命長(zhǎng)、價(jià)格低和PEM電解槽啟動(dòng)時(shí)間短、靈活性高、電耗低等優(yōu)點(diǎn)。但是單個(gè)模塊制氫規(guī)模小，大量模塊堆疊將造成系統(tǒng)復(fù)雜度提升，成本也高于圓形帶壓電解槽。

　　《報(bào)告》研究發(fā)現(xiàn)，采用ALK電解槽與PEM電解槽搭配以平衡經(jīng)濟(jì)性和加強(qiáng)負(fù)荷波動(dòng)響應(yīng)能力的新模式正在成為大型制氫項(xiàng)目的優(yōu)選方案之一。PEM電解槽市場(chǎng)需求的逐步釋放，帶動(dòng)我國(guó)PEM技術(shù)與裝備水平快速進(jìn)步。截至2024年9月，我國(guó)PEM電解槽單槽產(chǎn)氫能力最大已達(dá)每小時(shí)500標(biāo)方，處于國(guó)際先進(jìn)水平。膜電極、催化劑、質(zhì)子交換膜等核心材料的技術(shù)研發(fā)與國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程也呈現(xiàn)加速趨勢(shì)。國(guó)產(chǎn)PEM電解槽膜電極已進(jìn)入小批量出貨階段。核心材料的不斷突破，有利于國(guó)產(chǎn)裝備與材料應(yīng)用規(guī)模不斷提升，在推動(dòng)技術(shù)成熟度與可靠性提高的同時(shí)，帶動(dòng)成本降低。整體來(lái)看，國(guó)產(chǎn)PEM電解槽的性能指標(biāo)與國(guó)外品牌基本相當(dāng)，系統(tǒng)集成及BOP已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和規(guī)模化量產(chǎn)。與此同時(shí)，雖然國(guó)產(chǎn)膜電極市占率快速提升，但碳紙等膜電極核心材料的國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品在工藝穩(wěn)定性和應(yīng)用規(guī)模等方面仍有較大提升空間。

　　SOFC或SOEC的可逆性較強(qiáng)，且兩者制備過(guò)程及所用材料基本一致，因此國(guó)內(nèi)外從事SOEC的企業(yè)大多是從SOFC轉(zhuǎn)型而來(lái)。主流SOEC技術(shù)可分為管式結(jié)構(gòu)和平板式結(jié)構(gòu)兩種。目前平板電池結(jié)構(gòu)是SOEC電池的主流結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)SOEC電解槽單槽功率達(dá)到百千瓦級(jí)別。隨著國(guó)內(nèi)SOEC電解槽在項(xiàng)目中應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)集成工藝和設(shè)計(jì)水平將逐步提升，SOEC電池與電堆供應(yīng)鏈也將逐漸完善。《報(bào)告》認(rèn)為，我國(guó)SOEC電解槽將于2025年開(kāi)始從工程化向商業(yè)化邁進(jìn)，并于2030年達(dá)到較高的商業(yè)化水平。

　　相比ALK技術(shù)，AEM技術(shù)具有更快的響應(yīng)速度和更高的電流密度；而相比PEM技術(shù)，AEM技術(shù)的制造成本更低，因此AEM技術(shù)被視為電解水制氫技術(shù)未來(lái)的主要發(fā)展方向之一。2024年以來(lái)，我國(guó)AEM技術(shù)不斷突破，已呈現(xiàn)加速發(fā)展勢(shì)頭，國(guó)內(nèi)多家企業(yè)相繼發(fā)布AEM產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)已完成500千瓦裝備的開(kāi)發(fā)，單槽直流能耗為每標(biāo)方3.6~4.3千瓦時(shí)，功率波動(dòng)范圍為5%~120%，冷啟動(dòng)時(shí)間小于10分鐘。解決陰離子交換膜熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性差、傳導(dǎo)能力有限、壽命相對(duì)較低、單槽產(chǎn)氫量小等問(wèn)題，將成為決定AEM技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵。《報(bào)告》預(yù)計(jì)，未來(lái)我國(guó)將形成“以ALK+PEM為主線，SOEC與AEM為補(bǔ)充”的發(fā)展模式。

　　責(zé)任編輯：江蓬新