隨著綠氫產業的崛起,有著運行電流密度高、能耗低、產氫壓力高、易于與可再生能源消納相結合的PEM電解水制氫路線被市場看好。2024年上半年,國內PEM制氫在綠氫浪潮下,憑借自身性能優勢現已進入提速發展新階段,不管是技術指標還是產氫規模,伴隨下游需求顯著增長,都已在呈現新的特點。
隨著綠氫產業的崛起,有著運行電流密度高、能耗低、產氫壓力高、易于與可再生能源消納相結合的PEM電解水制氫路線被市場看好。2024年上半年,國內PEM制氫在綠氫浪潮下,憑借自身性能優勢現已進入提速發展新階段,不管是技術指標還是產氫規模,伴隨下游需求顯著增長,都已在呈現新的特點。
2024年上半年,這種勢頭表現尤為顯著,PEM電解槽項目投運、新品研發、核心材料、生產設備及測試設備等方面都取得了較大進展,正在制氫設備領域開拓出一片新天地。
PEM電解槽商用化程度越來越高
大型綠氫項目的增加帶動電解水制氫設備市場規模迅速擴大。從上半年綠氫項目的技術路線來看,堿性電解槽依然是絕對的主流,少數采用PEM電解槽。盡管PEM制氫相關項目從規模到數量都要比堿性制氫項目少的多,但是業界認為,PEM制氫作為一個剛剛開啟商業化的技術路線,當前更重要的是積累實際運行的數據和運行案例。
2024年4月6日,華電科工承建的華電德令哈PEM電解水制氫示范工程宣布完成72小時連續試運,標志著國內首臺套單堆MW級PEM電解水制氫裝置實現商運,并且在試運行期間,整套裝置運行穩定,各項運行指標達到“精品機組”優良標準,具有重大科技與產業示范意義。
3月,億華通宣布其首個具有自主知識產權的PEM電解水制氫設備在新疆伊寧完成安裝調試,成功產出氫氣。這是億華通首套商業化示范的PEM電解水制氫設備,標志著億華通已打通關鍵材料、核心零部件、系統集成、系統控制等整套流程,為PEM電解水制氫和綠氫大規模示范應用奠定了基礎。
因PEM電解槽具有結構緊湊、隨制隨加、節能高效的特點,更適用于可靈活布置的制氫加氫一體站的需求。5月6日,國富氫能的100Nm3/h PEM電解水制氫裝備成功發貨新疆烏魯木齊,用于制氫加氫一體站,將為當地的10臺燃料電池物流車提供加氫服務;3月18日,石油化工研究院開發的中國石油首套50標方/小時質子交換膜(PEM)電解水制氫示范站完成調試運行。
可再生能源發電制氫尋求功率穩定和波動較小的技術路徑。堿性電解水設備單位造價低但開機速度慢,PEM電解水設備單位造價高但響應速度快,業界普遍認為,考慮到經濟性、適應性,未來應用方向應以堿性設備結合PEM設備為主。
5月29日,中國氫氨谷寧夏太陽山綠氫制儲輸用一體化項目(一期年產1.65萬噸綠氫項目)開工。該項目一期主要建設年產1.65萬噸電解水制氫裝置,其中堿性電解水制氫及純化系統57套,PEM電解水制氫及純化系統22套。
PEM制氫設備提質降本“進行時
綠色甲醇的成本主要取決于原料成本。相比于堿性電解槽領域動輒出現千標方及以上的產品,PEM電解槽在單槽制氫能力上還存在較大的差距,如何有效提升產氫能力和加快降本,是困擾所有PEM電解槽企業的難題。今年以來,多家企業爭相發布PEM電解槽大標方新品,加速推進驗證步伐。
5月下旬,新工綠氫推出的“天制一號”PEM電解槽,從10-500方不等,產品具有產氫純度高,制氫成本低,對環境沒有任何污染等優點;5月上旬,興燃科技200 Nm3/h PEM電解槽下線,通過技術降本以及規模降本,設備制造成本可低于行業30%。
3月26日,上海氫銳發布了系列高效PEM電解槽,已經實現了從5標方到250標方的批量制造,單槽最大產氫量可達250 Nm3/h;幾乎同一時間,氫沄新能源創新推出了QYS-8 PEM電解槽,該產品電解槽能耗降低至4.2 kW·h/ Nm3,優于行業標準。
2月份,清能股份和陽光氫能均發布了大標方PEM電解槽。清能股份1MW的PEM電解槽憑借3.6-4.3kWh/ Nm3H2優秀能耗表現、0.223m3高度緊湊的體積業內備受關注;陽光氫能300 Nm3/h PEM電解槽工作壓力高達3.5MPa;獨創的一體化結構與多功能流場設計,使額定直流電耗低于4.15kwh/Nm3 H2,設備負荷調節范圍達5%-110%,負荷調節速率10%/s,在對動態性能調節要求更高的場景下,具有顯著優勢。
今年初,億華通發布了自主研發的首套PEM電解水制氫設備;康明斯Accelera全球首臺針對中國市場的本地化HyLYZER?-1000產品也正式下線。該產品為單臺5MW的模塊化產品,制氫能力1000標方/小時,這樣的產品設計非常適用于便捷的現場室內安裝需求,通過簡單的模塊互聯即可實現增容。
據GGII調研數據,當前PEM制氫電解槽核心材料國產化率不足50%,且進口材料是國產材料的數倍,核心材料實現國產化替代后將有效降低PEM電解槽制備成本。
6月,莒納科技推出量產型PEM制氫膜電極JP系列產品,陰極Pt載量低至0.35mg/cm2,陽極Ir載量低至0.86mg/cm2,降本約20%;4月7日,動量守恒實現了業內獨創的PEM電解槽用鈦基直通孔結構多孔傳輸層(SP-PTL)的大尺寸規模化量產。SP-PTL產品由于具有獨特的直通孔結構,可以降低催化劑與流場之間的接觸電阻,提高氣液傳輸效率。對標未鍍層鈦氈,SP-PTL電解效率提高30%以上。
3月26日,氫銳科技在發布PEM制氫系統的同時,還發布了PEM膜電極,其中基于Nafion115膜的PEM制氫膜電極已經實現了PEM制氫膜電極的“卷對卷”批量制備,單片膜電極活性面積達3200cm2。
動氫新能:
低銥膜電極相較于國內外廠商的膜電極在貴金屬載量和催化活性上具有明顯優勢,相應制備工藝流程簡單,并建立膜電極貴金屬回收流程,系統性地降低PEM電解槽成本
推動PEM制氫降本增效的另一大有效手段就是規模化生產和大標方PEM電解槽專用的檢測設備。6月24日,億氫科技宣布其PEM水電解團隊正式入駐上海臨港新片區金橋臨港智薈園二期生產基地。該基地占地面積超過1000平方米,計劃于2025年全面建成包含先進的研發實驗室、智能制造生產線以及一流的質量檢測系統的研發中試基地。
3月13日,興燃科技PEM電解水制氫設備項目正式簽約落戶武高新。此次簽約的項目總投資5億元,將從事多款型號PEM電解槽及系統的研發及規模化生產,項目全部達產后預計年銷售達15億元。
在PEM大標方檢測設備方面,5月28日,在銳格新能源2024新品發布會上,該公司宣布2024銳格新能源氫儲能高端裝備研發示范基地項目正式啟動,并同時發布了星睿1000K兆瓦級PEM制氫檢測裝備。這款設備為PEM電解水制氫提供了全面、高效、穩定安全的測試解決方案。其高精度、高效率的測試性能,以及智能數據分析功能,可為用戶提供更多的優化建議,有助于提升PEM制氫設備的整體性能。
總結
隨著PEM電解水制氫技術的驗證及進化,國內PEM制氫裝機量增長趨勢將進一步加快。在整個行業不斷努力下,PEM電解槽的價格也在不斷下降。業內人士預計在未來幾年內,PEM制氫設備的價格將逐漸接近堿性制氫設備的價格,PEM電解槽的市場也會越來越大。
原文始發于微信公眾號(動氫新能):2024上半年PEM制氫市場發展迅猛,動氫新能產品優勢明顯