前言:质子交换膜是 PEM 电解槽膜电极的核心部件,而膜电极是 PEM 水电解池中电化学反应的场所
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清洁能源快速发展,电解水制氢迎来曙光,未来占比达到70%
除成本问题以外,利用传统网电制氢还存在严重的全周期内高碳排放的问题。由于国内电力供应七成为火电,若直接采用网电制氢,单位氢气碳排放量可达35.84kg,是煤制氢的近两倍,天然气制氢的3倍以上。而近年来清洁能源的快速发展为电解水制氢创造了良机:一方面,可再生能源发电制氢可实现全周期内的零碳排放,实现真正的绿氢生产;另一方面,随着风电、光电等成本下降以及平价上网,制氢成本也将持续下降。同时,利用弃风、弃光、弃水电力制氢可大大提升清洁能源的利用效率,有效解决跨时间、跨空间的过剩能源消纳问题。从政策方面来看,国家发改委、国家能源局先后发文支持高效利用廉价且丰富的可再生能源制氢,国务院印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》和五部门《关于推动燃料电池汽车示范应用的通知》均明确支出鼓励发展绿氢,进一步支持有条件的地区通过发展低碳清洁氢气支取率先达峰,探索“制氢电价”等刺激政策。在“3060碳达峰碳中和”政策背景下,风光电等清洁能源装机量将持续高速增长,绿氢或迎来快速发展期。根据中国氢能联盟预测,到2050年可再生能源电解制氢占比将达到70%。
2,绿氢最有前景的实现路径---PEM技术电解水制氢,符合增长率超110%
目前较为常见的电解水技术主要包括:碱性水电解技术、质子交换膜(PEM)水电解技术以及固体氧化物电解槽技术(SOECs)三种。
碱性电解槽(AWE)和质子交换膜电解槽(PEM)是现在主流的两种电解技术。电解水制氢成本主要是由设备折旧和电力成本两部分组成,其中电解槽固定成本是未来需要通过技术进步和规模化生产来克服的难点。
根据申万的测算,PEM 电解槽五年内复合增长率有望超 110%,碱性水电解槽五年内复合增长率约为48%。
PEM膜电极是PEM电解水制氢设备的重要部件,将迎来大的契机
PEM技术可有效解决电解液回收与循环利用的问题,体积较小且操控灵活,更适用于人口密集的城市地区以及分布式使用,是目前最有发展前景的电解水工艺。
PEM水电解的电解槽成本是国产碱性水电解电解槽的3倍。PEM电解槽的组成主要包括双极板和膜电极,质子交换膜是 PEM 电解槽膜电极的核心部件,而膜电极是 PEM 水电解池中电化学反应的场所
3,国内生产PEM膜电极产商--理工氢电和鸿基创能
理工氢电成功自主研发PEM电解水膜电极
除了在车用膜电极领域保持领跑外,近年来,武汉理工氢电不断拓展产品范围,自主研发面向制氢领域的PEM电解水膜电极。
作为未来国家能源战略的重要组成,氢能产业远不只有“用”氢的环节,上游“制”氢也同样重要。根据预测,实现2060年碳中和目标,我国氢气的年需求量将达到1.3亿吨,其中可再生能源制氢(绿氢)规模有望达到1亿吨。
明年膜电极产能将扩大5至6倍
凭借深厚技术积累,站上氢能“风口”的武汉理工氢电正迎来快速发展。“未来两个月的订单已全部排满,今年上半年销售收入同比增长了90%。”
武汉理工氢电还正抓紧打造国内领先的燃料电池零部件产业基地。投资2亿元的新基地将于年内启动建设,明年年底正式投产。新基地占地约30亩,将上马两条自动化膜电极产线,既可生产车用膜电极,也能生产电解水膜电极。达产后,年产能将扩大5-6倍,产品可同时满足1至2万辆氢燃料电池汽车的需求,全面助力我省千亿氢能产业集群建设。
除此之外,鸿基创能也有PEM电解槽领域的膜电极。
“鸿基的膜电极产品已经在国内多家PEM电解槽客户中测试,从测试的结果反馈来看,基本达到了批量应用的性能指标要求。”鸿基创能首席执行官邹渝泉博士表示,从目前的进展来看,在保持产品性能和耐久性的情况下,公司研发的PEM电解槽膜电极贵金属载量可以控制在1.2-1.5mg/cm²左右,相对于行业2.0mg/cm²的水平有所提升。
此外,为了满足市场批量化应用的需求,鸿基创能除了在技术、研发方面提升,也在生产工艺方面针对PEM电解槽特性,设计了专门的膜电极生产线。预计将在今年下半年实现小批量中试。
理工氢电参股公司:雄韬股份参股44%,跃岭股份参股10%
鸿基创能参股公司:美锦能源,参股16%