近日，2023第三屆中國綠氫與應(yīng)用發(fā)展論壇在內(nèi)蒙古鄂爾多斯正式召開。會議探討了中國綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)進展、應(yīng)用案例及發(fā)展前景等多個議題。

北京航宇高科氫能源科技有限公司（以下簡稱：航宇高科）總經(jīng)理李俊榮發(fā)表《PEM水電解技術(shù)在綠氫中的應(yīng)用問題、解決途徑與實踐》主題演講。

2021年，全球氫氣需求超過9400萬噸,我國需求量約2800萬噸，占全球的30%，是全球最大氫氣消費國。據(jù)IEA統(tǒng)計，在全球“凈零排放”目標下，2030年，全球氫能應(yīng)用規(guī)模需達到2億噸，我國將需近4000萬噸，全球氫氣產(chǎn)量將達到1.8億噸，較2021年的0.94億噸翻倍增長。

電解水制氫產(chǎn)量將從2021年的不到4萬噸大幅增長至6170萬噸，為主要增量源。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)電解槽市場中，總裝機量可達100GW，約100倍左右的增長空間，PEM電解槽裝機可達40GW，市場空間約1000億元，電解水制氫產(chǎn)量比例將提高到15%以上。

目前，國內(nèi)出貨量中堿性占據(jù)絕對主導(dǎo)，相同制氫能力的PEM電解槽成本要是現(xiàn)行電解槽的4-6倍，而海外PEM的成本僅為堿性的1.2-1.5倍。

李俊榮表示，綠氫制取成本是決定電解水市場空間的關(guān)鍵變量，PEM的降本路徑主要為規(guī)模放量、國產(chǎn)替代和技術(shù)迭代帶來的成本優(yōu)勢。

計算結(jié)果表明，當PEM/AWE造價比為2.5，電價為0.3元時，利用小時數(shù)超過4000時，二者制氫成本接近，當PEM/AWE造價比1.75，PEM制氫成本開始對AWE形成較強競爭優(yōu)勢。

彭博社預(yù)測，隨著PEM電解槽的規(guī)模化生產(chǎn)，到2030年后PEM與AWE的成本產(chǎn)局將大幅縮小。

目前國內(nèi)已經(jīng)有多個單位可生產(chǎn)單堆1MW規(guī)模的PEM電解槽，并將很快有單堆2MW規(guī)模的電解槽面世。且由于PEM電解槽抗壓力能力，多個電解槽的組合可構(gòu)建10-20MW級的PEM裝置。2022年，航宇高科30Nm3/h及250Nm3/h PEM電解水制氫系統(tǒng)在燕山石化開車運行，該電解槽工作溫度為 60-80℃，工作壓力為3.0MPa，額定產(chǎn)氫量為200Nm3/h，最大產(chǎn)氫量為250Nm3/h。

技術(shù)層面，電解槽降本的主要途徑為：提高電極活性，電池堆工作電流密度從現(xiàn)有水平1.0A/cm2左右提高到2.5A/cm2以上；改進漿料配比、涂布工藝，降低鉑、銥催化劑負載量，控制提高產(chǎn)品的一致性，提高電池裝配水平，延長電解槽使用壽命；完善對雙極板的回收利用，并實現(xiàn)對膜電極貴金屬的回收利用；研發(fā)貴重材料的替代技術(shù)，如Nb對Ｐt的替代、不銹鋼對鈦材的替代、表面氮化防護等。

2022年，航宇高科實現(xiàn)了單槽MW級PEM電解槽的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，解決了國內(nèi)綠氫制備的“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)。擁有S系列、H系列、C系列、M系列四個系列的產(chǎn)品，現(xiàn)有基礎(chǔ)已達到國外主流公司的技術(shù)水平，部分技術(shù)指標優(yōu)于國際水平。

李俊榮總結(jié)了航宇高科針對PEM水電解制氫電解槽未來的發(fā)展規(guī)劃：要進一步提高工作電流密度，打造5MW級PEM電解槽，建設(shè)10~20MW級PEM水電解集成系統(tǒng)；提高壓力，近期目標為大于3.5MPa，中期目標為21~42MPa，遠期目標為大于70MP；提高極端工況下電極材料的穩(wěn)定性，加強寬波動負荷的適應(yīng)性；要加強核心材料的創(chuàng)新，強化質(zhì)子膜、催化劑、膜電極的國產(chǎn)化替代，以降低成本。