SOEC不同于堿性、PEM等常溫電解水制氫方式，是一種的工作溫度達(dá)到650-850℃的高溫電解制氫技術(shù)。高溫帶來(lái)了低電耗的優(yōu)勢(shì)，但也對(duì)電解槽材料的耐久性和穩(wěn)定性提出了更高要求。

7月18日，在第四屆中國(guó)綠氫與應(yīng)用發(fā)展論壇上上海翌晶氫能科技有限公司總經(jīng)理劉青分享了SOEC制氫系統(tǒng)研發(fā)的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展及應(yīng)用展望。

綠氫推廣最大的問(wèn)題是成本問(wèn)題，其中80%的為電力成本，電解槽成本和運(yùn)維成本各占10%。

如何降低電費(fèi)成本，劉青給出兩個(gè)解決路徑：一是降低電價(jià)，二是提高可再生能源的利用效率，而SOEC是制氫效率最高的技術(shù)路線。

對(duì)比三種電解制氫的效率，可以發(fā)現(xiàn)，在電解池效率上AEM電解效率為71%，PEM電解效率為68%，SOEC電解效率接近100%。在電解池能耗方面AEM為4.3-5.5，PEM電解能耗為4.4-5.5，而SOEC直流電耗可達(dá)3kWh/Nm3。系統(tǒng)能耗方面，SOEC能做到3.6 kWh/Nm3?？偟膩?lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)電解技術(shù)相比，SOEC電解技術(shù)具有高達(dá)90%以上的電解效率，同樣輸入的電力可多生產(chǎn)30%以上的清潔氫氣，比傳統(tǒng)堿性電解槽省電30%，降低LCOH成本24%。

假設(shè)SOEC系統(tǒng)成本下降到5000元/kW時(shí)，SOEC在絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景下，是三種電解水制氫技術(shù)中LCOH最低的方案。

可見(jiàn)，在進(jìn)行成本測(cè)算時(shí)，不應(yīng)該只停留在設(shè)備領(lǐng)域，而是要從場(chǎng)站整體投資來(lái)看。

SOEC技術(shù)優(yōu)勢(shì)

除效率外，SOEC還具備以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1.可電解CO2
與傳統(tǒng)電解技術(shù)相比，SOEC是目前幾種主流制氫路線中唯一一種可電解CO2的技術(shù)，且具有高達(dá)90%以上的電解效率，既可電解生產(chǎn)高純CO2,也可同時(shí)通入水和CO2生產(chǎn)合成氣。
2.可逆運(yùn)行
SOEC系統(tǒng)既可以用于電解水制氫，也可以用于發(fā)電，且制氫與發(fā)電兩種功能可在一套設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，未來(lái)在電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰調(diào)頻，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能等均具有巨大的應(yīng)用空間。
3.運(yùn)維成本低
SOEC系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣為高純氫氣，無(wú)需添加堿液，且在啟停過(guò)程中無(wú)需使用氮?dú)獯祾咧脫Q。由于系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化的設(shè)計(jì)，后期系統(tǒng)可免維護(hù)，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，同時(shí)可逆運(yùn)行的特點(diǎn)大大提高了設(shè)備利用率。
4.有效利用余熱
SOEC可有效利用工業(yè)生產(chǎn)、電力生產(chǎn)等過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱，通過(guò)水蒸氣進(jìn)行電解，減少所需消耗的電力，若使用150°的水蒸氣可降低LCOH成本超過(guò)10%以上。
5.波動(dòng)性耦合
SOEC可與風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性電源進(jìn)行耦合，負(fù)荷波動(dòng)范圍可達(dá)到5%-120%，且在負(fù)荷快速波動(dòng)的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生氧中氫超標(biāo)等安全問(wèn)題。

SOEC應(yīng)用場(chǎng)景

SOEC可用于冶金、合成氨、合成甲醇、合成化學(xué)品、合成燃料、氫儲(chǔ)能等領(lǐng)域。

SOEC耦合合成氨余熱回收降低能耗為788kWh/tNH3，能耗相比于堿性工藝降低2938kWh/tNH3，二氧化碳減排3.9t/t NH3，當(dāng)電價(jià)0.2元/kWh時(shí)，總的合成氨成本2600元/t。

SOEC耦合合成甲醇當(dāng)電價(jià)0.18元/kWh時(shí)，總的合成氨成本1819元/t。

SOEC項(xiàng)目進(jìn)展

在國(guó)際上，已有4MW的SOEC電解槽落地，每年出貨量達(dá)到500MW，SOEC在國(guó)外較為成熟，代表企業(yè)有美國(guó)Bloom Energy、丹麥Topsoe、德國(guó)Sunfire等。

但在國(guó)內(nèi)依然是小眾賽道。

翌晶氫能在去年下線了第一個(gè)2.5kW SOEC電堆，在今年實(shí)現(xiàn)5kW的突破?；?kW的標(biāo)準(zhǔn)電堆開(kāi)發(fā)了80kW的熱箱，并基于80kW的熱箱開(kāi)發(fā)了高效360kW電解水制氫系統(tǒng)。制氫速率可達(dá)100Nm3/h，系統(tǒng)能耗≤3.6 kWh/Nm3，整體系統(tǒng)效率為84%，具體參數(shù)如下：

技術(shù)上，翌晶擁有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1.高性能固體氧化物燃料電池級(jí)催化劑

2.率先突破單電池批量化制備工藝

3.高效低成本的可量產(chǎn)電堆開(kāi)發(fā)

4.全國(guó)首條SOC電堆自動(dòng)化生產(chǎn)線

5.國(guó)內(nèi)首家掌握MW級(jí)商業(yè)化制氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

但依然面臨著以下挑戰(zhàn)：

1.高性能電池材料開(kāi)發(fā)難度高

2.高性能燃料電池規(guī)模化生產(chǎn)難

3.高性能電堆電解槽設(shè)計(jì)難

4.高效低成本連接體及電堆電解槽的批量化生產(chǎn)

5.大規(guī)模SOEC制氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)難

最后，劉青展望了SOEC系統(tǒng)研發(fā)情況，投資成本上，到2026年，投資成本降低到5000元/kW，到2030年降低到1000元/kW。