在當(dāng)前主流四種制氫技術(shù)中，堿性電解槽和PEM已逐步實(shí)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(huì)在一段時(shí)間內(nèi)以堿性電解槽為主。

在2024第四屆綠氫論壇中，針對(duì)大規(guī)模電解水制氫的發(fā)展機(jī)遇，許衛(wèi)提出：更大的電解設(shè)備會(huì)降低投資和運(yùn)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(duì)制氫系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)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(gè)系統(tǒng)的核心

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

·控制系統(tǒng)：控制整個(gè)電解過(guò)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(gè)主要發(fā)展方向，一是大規(guī)模、二是高波動(dòng)。

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(jì)；大規(guī)模氫氣和氧氣純化技術(shù)。

對(duì)于高波動(dòng)的需求，要開(kāi)發(fā)匹配新能源波動(dòng)性電網(wǎng)的大容量直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)；適應(yīng)波動(dòng)電源工況的能源管理系統(tǒng)及自動(dòng)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(gè)因素。

綠氫是所有清潔氫類(lèi)型中最節(jié)水的。從用水成本方面來(lái)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(shí)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(yuǎn)低于制氫所需用水量。

當(dāng)用水量超過(guò)用水定額時(shí)，可能出現(xiàn)罰款或階梯水價(jià)的情況，最終導(dǎo)致成本的提升。根據(jù)計(jì)算來(lái)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(kāi)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(yùn)行效率。

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

大規(guī)模電解水制氫面臨成本、標(biāo)準(zhǔn)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(duì)降低設(shè)備制造成本可起到更大的作用。

對(duì)此，大陸制氫在今年融資1個(gè)億，建設(shè)新的8000m2生產(chǎn)車(chē)間，計(jì)劃在年底前完成。

標(biāo)準(zhǔn)方面，國(guó)際上有更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。

目前我國(guó)現(xiàn)行的水電解設(shè)備現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有6項(xiàng)，其中2項(xiàng)關(guān)于氫氧發(fā)生器，4項(xiàng)關(guān)于水電解制氫。這些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施，統(tǒng)一和規(guī)范了我國(guó)水電解產(chǎn)品，保證了行業(yè)健康有序的發(fā)展。

但我國(guó)的水電解設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)定上具有更高的要求。如果我國(guó)也采用此ISO標(biāo)準(zhǔn)作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 將使我國(guó)水電解制氫設(shè)備滿足國(guó)際通用技術(shù)和安全要求，為我國(guó)設(shè)備開(kāi)拓更大的國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造有利條件。

法規(guī)方面，國(guó)家層面仍將氫氣作為危險(xiǎn)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(guó)內(nèi)外碳減排壓力日益增大，在國(guó)家相關(guān)政策的支持下，可再生能源電力的價(jià)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(huì)進(jìn)一步降低綠氫生產(chǎn)成本，綠氫的經(jīng)濟(jì)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(kuò)大。

文章內(nèi)容根據(jù)嘉賓演講整理，未經(jīng)嘉賓審核。

來(lái)源：氫能觀察  記者：李航