PEM水電解制氫產(chǎn)業(yè)化初期 7家企業(yè)“探路”商業(yè)化

　　利用可再生能源制氫，被認(rèn)為是發(fā)展氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)的終極氫源途徑。但由于可再生能源波動(dòng)性、隨機(jī)性大，要利用其實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制氫并不容易，其中制氫設(shè)備能否適應(yīng)寬功率波動(dòng)的要求，且效率高、成本低，就是一大難題。

　　目前制氫設(shè)備主要有堿水電解、PEM純水電解水和固體氧化物電解三類(lèi)，其中堿水電解商業(yè)化成熟，PEM純水電解處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，固體氧化物電解處在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)階段。目前堿水制氫設(shè)備正在被嘗試用于可再生能源制氫，但不成熟的純水電解設(shè)備也被寄予厚望。

　　原因在于，PEM純水電解設(shè)備在裝置中運(yùn)行的靈活性和反應(yīng)性都比較好。PEM電解系統(tǒng)可以在最低功率保持待機(jī)模式，能在短時(shí)間內(nèi)按高于額定負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，它可以適應(yīng)比較快速、范圍比較大的變化，更容易跟可再生能源風(fēng)、光資源去配合。

　　“純水制氫設(shè)備的最大機(jī)會(huì)在于與可再生能源的耦合，它對(duì)可再生能源波動(dòng)的適應(yīng)性，以及所能承受的負(fù)荷條件能力，讓它具有‘天生’的優(yōu)勢(shì)。”淳華氫能科技股份有限公司（下稱“淳華氫能”）副總經(jīng)理李俊榮表示，同時(shí)純水制氫設(shè)備出來(lái)的氫氣純度高，出氫壓力高，可以適應(yīng)不同用戶的需求，同時(shí)副產(chǎn)氧直接是醫(yī)用氧，也具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

　　但不容忽視的是，PEM純水電解設(shè)備成本極高，使用貴金屬催化劑，國(guó)內(nèi)電解堆大多使用的是進(jìn)口的質(zhì)子交換膜，膜的國(guó)產(chǎn)化還存在較大問(wèn)題。此前純水電解設(shè)備僅用于軍工等特定領(lǐng)域，軍用轉(zhuǎn)民用中間的技術(shù)難度很高，目前國(guó)內(nèi)參與研發(fā)制造純水電解設(shè)備研發(fā)制造的企業(yè)并不多，最大產(chǎn)量做到單臺(tái)100立方米氫氣的寥寥無(wú)幾。

　　高工氫電了解到，中船重工718所、山東賽克賽斯氫能源有限公司、淳華氫能、普頓（北京）制氫科技有限公司、深圳市綠航星際太空科技研究院、浙江高成綠能科技有限公司、溫州高企能源科技有限公司等7家企業(yè)及科研單位涉足PEM純水制氫設(shè)備的研發(fā)與制造。賽克賽斯、淳華氫能等已經(jīng)在純水制氫設(shè)備領(lǐng)域研發(fā)多年。

　　而國(guó)際上純水制氫設(shè)備的商業(yè)化進(jìn)程早在20年前就已經(jīng)開(kāi)啟。英國(guó)ITMPower、德國(guó)西門(mén)子、美國(guó)水吉能和普頓幾乎囊括了世界范圍內(nèi)的PEM電解制氫設(shè)備市場(chǎng)。

　　盡管?chē)?guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化初期困難重重，但在淳華氫能副總經(jīng)理李俊榮看來(lái)，要用發(fā)展的眼光去看待純水制氫設(shè)備的未來(lái)。其技術(shù)問(wèn)題通過(guò)不斷的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐會(huì)逐步解決，成本則通過(guò)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用也會(huì)大幅下降。

　　需注意的是，純水制氫設(shè)備的規(guī)?；茪鋺?yīng)用，不僅僅局限于燃料電池行業(yè)，還有傳統(tǒng)化工行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)等都需要大量的氫氣。

　　中船重工718所研究員蔣亞雄給出了純水制氫設(shè)備降本的具體對(duì)策：“要做低載量高性能膜電極組件，減少膜電極組件里面貴金屬的使用量。這方面是跟燃料電池的膜電極組件有非常高的相似性。一是要做國(guó)產(chǎn)的膜，一是要降低電極的貴金屬的使用量。通過(guò)研制高活性、高穩(wěn)定性、低成本的陰極和陽(yáng)極的催化劑，有效降低膜組件的成本，使整個(gè)電解系統(tǒng)成本下降。”

　　“此外，因?yàn)榧兯娊鈫误w容量較小，勢(shì)必就要開(kāi)發(fā)大容量的、集成式的電解制氫設(shè)備，用多臺(tái)電解槽配合一臺(tái)氣體設(shè)備來(lái)做。”蔣亞雄說(shuō)，純水電解是一個(gè)發(fā)展方向。

　　在這方面，718所做了很多電極隔膜的研制工作，現(xiàn)在做的高活性吸氫吸氧的催化劑，膜電極尺寸最大可以做到1米×1米，可以滿足單臺(tái)100立方米產(chǎn)氫量制氫設(shè)備的需要。

　　據(jù)了解，淳華氫能現(xiàn)完成單堆1-200m3/h的PEM水電解制氫設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，其系統(tǒng)的能耗指標(biāo)在5.0kW/Nm3H2左右，功率調(diào)節(jié)范圍10-150%，出口氫氣壓力0-4.5MPa。此外，淳華氫能還實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電解槽集成技術(shù)創(chuàng)新，包括大尺寸CCM膜電極技術(shù)，大尺寸電解槽高強(qiáng)材料外密封與柔性材料內(nèi)密封自適應(yīng)高壓密封技術(shù)，基于部件自定位和集成工裝限位融合的均一化多電解槽集成技術(shù)。（張琪）