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氢锐科技胡大麟做国内外PEM电解水制氢技术发展现状及趋势报告
作者:官方 来源:互联网 所属栏目:专家观点 发布时间:2024-06-21 16:15
[ 导读 ] 6月13至14日,2024第二届国际电解槽技术创新大会在苏州举办。此届会议聚集了氢能产业链的多位专家学者、企事业高级决策者...

6月13至14日,2024第二届国际电解槽技术创新大会在苏州举办。此届会议聚集了氢能产业链的多位专家学者、企事业高级决策者、院所、金融机构等,共同探讨电解槽技术、制氢产业发展趋势、技术创新、降本路径、瓶颈挑战以及未来展望。本次大会分为四个专题: 最新的氢能政策解读,碱性电解槽技术创新,AEM和SOEC技术创新和PEM电解槽技术创新。

上海氢锐科技副总经理胡大麟先生发表了题为《国内外PEM电解水制氢技术发展现状及趋势》的主旨演讲,深入探讨了PEM制氢装备的发展历程、PEM发展的阶段、市场的现状、创新方向、行业所面临的挑战。

坚定自主创新发展路线:造出满足市场需求的好产品

他介绍到:回望电解水技术商业发展可以从1800年开始,由Nichoson和Carlisle首先以电解法提取了氢气和氧气。 直到1927年,世界第一台大型压滤式电解槽装置在挪威的诺托登(Notodden)安装,由海德鲁公司(Norsk Hydro)制造,当时的产氢量规模也达到了10000m3/h,这是NEL Hydrogen的前身,当时生产的氢主要用于合成氨, 1945年前后,世界上已经有近十家电解水企业,而且全部是碱性电解水工艺。

1960年,电解水的电力基本上来至于水利发电,合成氨的需求旺盛,制氢需要大规模生产,电解槽着重在安全、可靠性和操作维护方面进行改进。碱性电解槽发展主要经历了从常压到加压,从石棉隔膜到非石棉隔膜电解槽,从小规模到大规模,1970年左右,加压非石棉隔膜的兆瓦级产品成为碱性电解槽的主流产品。中船718所于上世纪60年代中期开始研究压力型电解槽的企业,并在70年代的时候开始产业化,开启了我国碱性电解槽技术的自主之路。

同时,PEM制氢技术也在随着科技的进步孕育而生,Grubb在50年代初第一次将PEM水电解方案化,1966年,美国GE公司推出PEM电解水制氧系统用在航天器的生命维持系统,其体积小,重量轻、安全可靠等优势迅速得到了制氢行业的关注。由于PEM电解水设备中最重要的膜一直无法稳定生产,直到1962年杜邦公司改良了质子膜,于20世纪80年代推出民用PEM氢气发生器的质子膜。

1996年以来,美国的Proton OnSite公司开始与联合技术航空航天系统合作,为航空航天和海军开发和制造质子交换膜电解槽,成为全球PEM电解槽行业的龙头。

自1975年以来,世界对氢气的需求增长了三倍多,并继续增长,但是由于大型化工的迅速发展,天然气制氢、煤制氢等大型装置逐步将氢气的制取成本降到非常低廉的程度,直到现在几乎99%的氢气都是由化石燃料供应,全球6%的天然气和2%的煤炭用于氢气生产。同时,由于电解水制氢氧的发生器设备需要大量电力供应一度被视为高耗能装置且制氢的经济性也比不上化石燃料制氢而没有得到重视,其主流产品和设备仅仅应用于军工、航天或需要高纯度气体的电子行业。

20世纪90年代,由于氢被视为风能和太阳能等可再生能源的绿色能源载体,并为燃料电池(如汽车应用)提供动力,人们对水电解产生了新的兴趣。随着“巴黎协定”的签署,直到最近10年,各国都推出了雄心勃勃的国家气候保护计划,并加速对温室气体排放的限制,我们看到了全球对水电解制氢的兴趣显著增加。水电解被视为能源转型和耦合可再生能源的核心要素,并将为到2050年将温室气体排放量减少到接近净零做出重要贡献。欧美市场需求明显,2017年,挪威Nel收购美国Proton OnSite获取领先的PEM电解技术,成为世界上最大的电解槽公司;同年,康明斯完成收购Hydrogenics水吉能。

国内PEM制氢发展并非一帆风顺,济南市化工院的刘青蓝教授自1988年开始研究PEM电解水技术,并在济南设立了公司探索产业化,不过,直到刘教授夫妇到退休年龄他们经营的PEM电解设备也没有盈利。2007年在地方政府的推荐下,当地医药器械公司接手该项技术, 2019年前后,赛克赛斯PEM氢气发生器才得到了国内的关注。于此同时,2021年大连物化所与阳光电源合作联合开发250kW(50标方)PEM电解槽,目前,该项目已经开始在鄂尔多斯市伊金霍洛旗展开示范应用。

上海氢锐科技有限公司核心技术及团队自于中国科学院上海高等研究院与全球500强公司氢能领域专业人才组成。通过多年的科研探索技术沉淀,2022年氢锐科技完成了“卷对卷”自动化批量制备大尺寸高一致性膜电极,同时完成了双极板、涂层、堆栈密封等核心部件的批量生产、检测验证,最终形成自主的电堆可靠密封与高一致性制造及装配工艺,单体电解槽可以达到250NM3/h。

氢锐科技胡大麟介绍:PEM电解槽作为是能源转换核心设备,就是要充分利用其特点将电网无法接受的“垃圾电”高效的转为了氢气,然后在输送到各种工业用户那里,最终达到消纳可再生能源和工业领域去碳的目的,他说到:氢锐科技的电解槽在额定工况下,能耗可以达到4.1度电生产1Nm3的氢气,这已经达到了国际一流的水平。

氢锐科技公司自主研发了撬装一体化PEM系统“Ryzer®”系列PEM产品可以适用于任何工业环境,并兼顾长周期运行的经济性及可靠性、高效率节能、低维护成本、等诸多方面优势逐步得到了国内和国际市场的认可。

最后,他提到目前对于电解水发展最大的障碍是绿色属性问题,在欧美发达国家,绿色环境友好的产品会被推广。例如“欧盟委员会公布了其绿色交易工业计划,旨在为绿氢生产商提供补贴计划。采用竞争性投标,每公斤绿氢提供“固定溢价”,并提供10年的补贴推动制氢行业的快速发展,最终达到“绿氢”能与“蓝氢”竞争的结果。

但是目前国内并没有把绿色的氢气和传统化石能源制氢做区分,所有的项目中,都是采用直接把“绿氢”与“灰氢”价格进行对比,这种对比在上世纪70年代已经做过,当时的大化工和副产氢就已经击败了电解水制氢,正是由于这种情况的发生,才导致目前温室气体的大量排放,全球升温和极端气候灾难频发。半个世纪过去了,如果还是无法从“碳排放量或污染量上”区别对待不同的制氢方式,从相应的价格机制来引导氢气消纳方重新考虑如何选择“绿色的氢气”还是“高碳排的氢气”,那么我们今天做的都是将是徒劳。他的观点得到了在场多位专家学者,企业代表的认可。

另外,他说:所有的企业都在考虑降本,降低产品的价格,这是无容置疑的,这也是市场经济的基本规律。另外,绿电转化是为保障国家能源安全和推动实现“双碳”目标而布局的重要战略性新兴产业,政府如何推动新兴产业发展,推动“绿氢的消纳”是现阶段的重点。

氢能前沿作为全球领先的氢能源全媒体平台对2023年度国内氢能发展做出了总结,并为杰出企业颁奖。祝贺上海氢锐科技有限公司荣获年度PEM电解槽领军企业“金氢奖”。

这是氢能行业协会对该公司在PEM电解槽领域的技术创新和行业贡献的认可。这一奖项的获得,不仅是对氢锐科技在电解槽技术方面的高度肯定,同时展示了其在推动PEM制氢电解水国内快速发展和产业协同进步方面的积极贡献。该奖项是对他们未来发展的有力鞭策,并预祝氢锐科技能为氢能行业创造更多的辉煌。


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