此前，PEM電解水制氫設備因零部件國產(chǎn)化及成本高昂等難題發(fā)展規(guī)模受限。業(yè)界普遍認為，當前，PEM電解水制氫應用場景迅速增加，技術不斷獲得突破，相關設備制造企業(yè)受到更多重視，其經(jīng)營業(yè)績將迎來快速增長期。

近日，威孚高科在投資者互動平臺表示，公司質子交換膜(PEM)電解水制氫示范線已搭建完成，可用于儲能領域。事實上，近半年來，吉電股份、陽光氫能、康明斯中國等企業(yè)相繼瞄準PEM電解水制氫發(fā)展機遇，大力布局PEM電解槽核心材料及裝備，PEM電解水制氫設備發(fā)展提速。

■■企業(yè)紛紛加碼布局

目前，電解水制氫技術主要有堿性電解水、PEM電解水和固體氧化物電解水三類。近幾個月來，國內(nèi)電解水制氫設備需求迎來大幅上漲，PEM電解水制氫技術進展迅速。目前，國內(nèi)有中科院大連化物研究所、中船重工集團718研究所等單位開展相關技術研究，其設備訂單同比都有明顯增長。

“堿性電解水制氫的投資成本較低，具有一定優(yōu)勢，目前應用相對廣泛；固態(tài)氧化物SOEC制氫技術雖然本身有獨特領先優(yōu)勢，不過目前還處于實驗室狀態(tài)，離商業(yè)化應用還有一段距離。”北京航天動力研究所副所長張彥軍強調，PEM電解水制氫技術可以快速啟停，能匹配可再生能源發(fā)電的波動性，提高電力系統(tǒng)靈活性，正逐漸成為可再生能源發(fā)展和應用的重要方向。

基于此，近幾個月來，PEM電解水制氫設備相關項目投運消息不斷。今年2月，吉林電力股份有限公司全資子公司大安吉電綠氫能源有限公司投資建設的大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目啟動集中招標，將安裝PEM電解水制氫設備50套，總制氫能力達46000Nm3/h。去年12月，中國石化首套自主研發(fā)的PEM兆瓦級電解水制氫裝置成功產(chǎn)出合格高純度氫氣，該項目可年產(chǎn)氫180噸。2022年11月，國富氫能簽署2000萬兆瓦級PEM電解槽訂單，計劃以此推動大功率工業(yè)級PEM電解槽產(chǎn)品應用及規(guī)模化發(fā)展。

山東賽克賽斯氫能源有限公司項目總監(jiān)黃方認為：“氫能將是能源領域下一個顛覆性技術。未來，PEM電解設備市場是高度確定的十年百倍高增長賽道。”

■■2030年成本將下降40%

此前，PEM電解水制氫成本問題一直困擾這一技術路線的發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，PEM電解水的投資體量是堿性電解水的5-10倍，PEM電解水成本投入也比堿性電解水至少多一倍。事實上，近年來，貴金屬催化劑成本過高、質子交換膜國產(chǎn)化等問題均有顯著突破。

黃方表示，目前，業(yè)界比較關心的PEM電解水制氫成本高難題在于膜電極占總系統(tǒng)成本50%、質子膜占10%、催化劑占40%。值得注意的是，業(yè)內(nèi)相關企業(yè)更多從催化劑方面做工作，一方面持續(xù)提升系統(tǒng)電流密度，另一方面加強催化劑的低負載與回收技術。“質子交換膜等核心材料國產(chǎn)化替代進程加速，可以降低50%的運營成本，總體來看，PEM電解水制氫成本有望持續(xù)下降。

《中國2030年“可再生氫100”發(fā)展路線》報告預計，2030年，我國電解槽累計裝機量至少需達100吉瓦，氫氣需求量將超4000萬噸，其中綠氫供給約為770萬噸，占比約20%。

“基于未來巨大的用氫總量，以及PEM電解水制氫占比，我們預計，到2030年，PEM電解水制氫市場規(guī)模大概能達到2500億元。與此同時，電耗占綠氫制造成本約70%，風光發(fā)電發(fā)展疊加電改，未來電價將持續(xù)走低，將進一步優(yōu)化綠氫成本。到2030年，預計PEM電解水制氫成本將下降40%左右。”黃方強調。

此外，綠氫定價機制對氫能健康有序發(fā)展也尤為關鍵。“除了通過技術突破和規(guī)模化效應降低制氫設備成本，健全完善碳稅政策法規(guī)體系也是實現(xiàn)制氫經(jīng)濟性不可或缺的一環(huán)。”黃方稱。

■■未來以堿性結合PEM設備為主

值得注意的是，可再生能源發(fā)電制氫尋求功率穩(wěn)定和波動較小的技術路徑。堿性電解水設備單位造價低但開機速度慢，PEM電解水設備單位造價高但響應速度快，業(yè)界普遍認為，考慮到經(jīng)濟性、適應性，未來應用方向應以堿性設備結合PEM設備為主。

在應用場景方面，張彥軍表示，隨著大比例可再生能源電力的接入，其波動性、隨機性將給電網(wǎng)調峰帶來巨大壓力，源網(wǎng)荷儲一體化將有效解決消納、調峰問題。

“電解水制氫是實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲一體化荷儲端自適應調節(jié)的理想選擇。因為氫既是二次能源，又具備低碳原料屬性。”張彥軍指出，從二次能源角度看，可以實現(xiàn)電氫雙向轉化，帶來靈活的能源存儲方式。另外，氫的低碳原料屬性可以部分替代化石能源，也可充當化工燃料，成為實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲一體化的關鍵環(huán)節(jié)。

對于吉瓦級源網(wǎng)荷儲一體化項目，PEM與堿性電解水制氫的優(yōu)化組合是有效解決方案。“既能發(fā)揮堿性電解水制氫的經(jīng)濟優(yōu)勢，又有PEM電解水制氫的快速響應能力。”張彥軍表示，隨著大規(guī)模電解水制氫的突破，制氫成本會持續(xù)降低，帶來綠氫產(chǎn)能大幅度提升，為交通、工業(yè)等領域脫碳減排提供有力支撐。