在當前主流四種制氫技術(shù)中，堿性電解槽和PEM已逐步實現(xiàn)商業(yè)化，但考慮到成本和可靠性因素，大規(guī)模制氫仍會在一段時間內(nèi)以堿性電解槽為主。

在2024第四屆綠氫論壇中，針對大規(guī)模電解水制氫的發(fā)展機遇，許衛(wèi)提出：更大的電解設(shè)備會降低投資和運行成本，更有利于水電解設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用。

許衛(wèi)對制氫系統(tǒng)進行了詳細介紹。典型的水電解制氫系統(tǒng)由5部分組成：

·水電解槽：是整個系統(tǒng)的核心

·附屬設(shè)備：包括氣液處理系統(tǒng)和補水系統(tǒng)，主要負責產(chǎn)品氣和電解液的分離和電解液的循環(huán)，以及補充電解所需的原料水

·控制系統(tǒng)：控制整個電解過程的溫度、壓力流量等

·整流系統(tǒng)

·氣體純化系統(tǒng)：可以使氫氣純化也可以使氧氣純化

在制氫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，許衛(wèi)介紹，大規(guī)模制氫系統(tǒng)有兩個主要發(fā)展方向，一是大規(guī)模、二是高波動。

發(fā)展大規(guī)模的關(guān)鍵技術(shù)包括高電流密度、低能耗、大產(chǎn)氣量單體電解槽技術(shù)；大規(guī)模氣液分離系統(tǒng)設(shè)計；大規(guī)模氫氣和氧氣純化技術(shù)。

對于高波動的需求，要開發(fā)匹配新能源波動性電網(wǎng)的大容量直流電源系統(tǒng)設(shè)計；適應(yīng)波動電源工況的能源管理系統(tǒng)及自動化控制策略。

水和電是影響大規(guī)模電解水制氫最終成本的兩個因素。

綠氫是所有清潔氫類型中最節(jié)水的。從用水成本方面來看，制氫用水量一般為9立方水產(chǎn)1噸氫或9升水產(chǎn)1公斤氫。用各地方行業(yè)用水定額舉例，內(nèi)蒙古電解水制氫用水定額為10立方水/噸氫和12立方水/噸氫，可以實現(xiàn)電解水制氫。河北制氫用水定額則是1.2立方水/噸氫和1.5立方水/噸氫，遠低于制氫所需用水量。

當用水量超過用水定額時，可能出現(xiàn)罰款或階梯水價的情況，最終導(dǎo)致成本的提升。根據(jù)計算來看，制氫用水成本與地方行業(yè)用水定額政策有關(guān)。

電力降本方面，許衛(wèi)表示：一方面要開發(fā)新的析氫、析氧電極，另一方面要降低電解小室的總電阻。

效率方面，制氫系統(tǒng)和我們通常使用的電器有很大的區(qū)別，從圖中可以看出，隨著氫氣產(chǎn)量由20%增加到100% 直流效率可以從95%下降到80%以下，電解裝置在較低產(chǎn)氣量下具有更高的運行效率。

這也體現(xiàn)了大規(guī)模制氫系統(tǒng)的成本優(yōu)勢。舉例來說，當加氫站內(nèi)制氫使用網(wǎng)電制氫時，可以選擇低電壓（高效率）操作點，以降低用電成本；而當光伏制氫可能選擇高電密操作點，這樣可以降低投資成本。

大規(guī)模電解水制氫面臨成本、標準以及法規(guī)三方面挑戰(zhàn)。

成本方面，設(shè)備成本依然高。

作為設(shè)備供應(yīng)商，許衛(wèi)表示，首先要降低制造成本，持續(xù)研發(fā)投入以研制高效、低成本的制氫設(shè)備；其次是大規(guī)模生產(chǎn)對降低設(shè)備制造成本可起到更大的作用。

對此，大陸制氫在今年融資1個億，建設(shè)新的8000m2生產(chǎn)車間，計劃在年底前完成。

標準方面，國際上有更高的標準要求。

目前我國現(xiàn)行的水電解設(shè)備現(xiàn)行標準有6項，其中2項關(guān)于氫氧發(fā)生器，4項關(guān)于水電解制氫。這些國家標準的發(fā)布和實施，統(tǒng)一和規(guī)范了我國水電解產(chǎn)品，保證了行業(yè)健康有序的發(fā)展。

但我國的水電解設(shè)備標準僅涉及ALK和PEM，ISO/TC197 在2019年 發(fā)布了新版22734，包括了AEM技術(shù)，在標準設(shè)定上具有更高的要求。如果我國也采用此ISO標準作為國家標準 將使我國水電解制氫設(shè)備滿足國際通用技術(shù)和安全要求，為我國設(shè)備開拓更大的國際市場創(chuàng)造有利條件。

法規(guī)方面，國家層面仍將氫氣作為危險化學(xué)品，禁止在化工園區(qū)外生產(chǎn)。

雖然近三年內(nèi)地方層面如山東、河北、廣東、四川等地表示綠氫生產(chǎn)可以不在化工園區(qū)，但這些法規(guī)僅僅是地方性政策。

隨著國內(nèi)外碳減排壓力日益增大，在國家相關(guān)政策的支持下，可再生能源電力的價格將繼續(xù)下降，大規(guī)模電解水制氫系統(tǒng)的更合理配置也會進一步降低綠氫生產(chǎn)成本，綠氫的經(jīng)濟性將逐步顯現(xiàn)，基于可再生能源電力消納的電解水制氫系統(tǒng)規(guī)模有望持續(xù)擴大。

文章內(nèi)容根據(jù)嘉賓演講整理，未經(jīng)嘉賓審核。

來源：氫能觀察  記者：李航