氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，尤其是在制氫設(shè)備端，風(fēng)電、光伏等新能源設(shè)備制造企業(yè)紛紛跨界進(jìn)入之后，制氫設(shè)備的同質(zhì)化程度高企。如何選對(duì)技術(shù)路線(xiàn)，成為制氫設(shè)備廠(chǎng)商突圍的關(guān)鍵。堿性電解槽技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，如今技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入瓶頸期，當(dāng)下制氫設(shè)備端的電解槽是時(shí)候走上技術(shù)迭代的分水嶺，或許從這些制氫設(shè)備的頭部企業(yè)的技術(shù)布局能窺視到電解槽技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。
ALK技術(shù)仍為業(yè)內(nèi)主流
當(dāng)前制氫技術(shù)中，主要有4種，分別是堿性電解（ALK）技術(shù)、PEM電解技術(shù)、AEM電解技術(shù)和SOEC電解槽技術(shù)。這四種技術(shù)各有千秋，而其中最主流的技術(shù)是堿性電解（ALK）技術(shù)。（ALK）技術(shù)的市場(chǎng)占有率約九成，其主要是利用鎳網(wǎng)作為電極、PPS材料作為隔膜，雖然這種技術(shù)已經(jīng)有上百年的歷史，但存在結(jié)構(gòu)性限制因素，比如電極與隔膜之間有較大間距、電流密度較低、隔膜的承壓能力差、體積較大等。
氫能匯（微信公眾號(hào)：h2-2005）了解到，根據(jù)主流廠(chǎng)商規(guī)劃，國(guó)內(nèi)到2025年國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備總產(chǎn)能有望超過(guò)65GW。2023年新增共186項(xiàng)。目前，已披露的綠氫產(chǎn)能總量達(dá)489萬(wàn)噸/年（不含廢止項(xiàng)目），產(chǎn)能集中于內(nèi)蒙古、河北、新疆、甘肅等西北地區(qū)。
國(guó)內(nèi)堿性電解槽技術(shù)源于中船718所，早期718 所、蘇州競(jìng)立、天津大陸“老三家”企業(yè)三分天下，時(shí)至今日，堿性電解槽玩家主要包括三類(lèi)：第一類(lèi)是“老三家”企業(yè)，包括天津大陸、中船派瑞氫能、考克利爾競(jìng)立、康明斯等；第二類(lèi)是跨界布局的新能源企業(yè)，包括陽(yáng)光氫能、隆基氫能、三一氫能、華光環(huán)能、天合元?dú)洌坏谌?lèi)是新入局者，包括廣東盛氫（昇輝科技子公司）、雙良節(jié)能、氫器時(shí)代、京電設(shè)備、長(zhǎng)春綠動(dòng)、氫輝能源等。
大部分企業(yè)選擇堿性電解（ALK）技術(shù)，首先看到的是該技術(shù)成熟度高且穩(wěn)定可靠。其主要優(yōu)勢(shì)在于電解槽的壽命較長(zhǎng)，運(yùn)行成本相對(duì)較低，且對(duì)原料水的純度要求不高，這使得ALK技術(shù)在大規(guī)模制氫項(xiàng)目中具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
PEM技術(shù)已經(jīng)覺(jué)醒
盡管堿性電解（ALK）技術(shù)是市場(chǎng)的絕對(duì)主流，目前的技術(shù)路線(xiàn)比較穩(wěn)定，但因其入行的門(mén)檻不高，目前在技術(shù)上能創(chuàng)新的點(diǎn)在于可再生發(fā)電的適應(yīng)性和安全性的提升，但這類(lèi)創(chuàng)新給產(chǎn)品帶來(lái)的降本空間和性能空間的提升都不太大。正因如此，已經(jīng)有一些企業(yè)瞄準(zhǔn)了PEM技術(shù)。
由于PEM啟停速度快，由于政策的支持加上多年P(guān)EM的研發(fā)，PEM產(chǎn)品的成本降幅明顯，和堿性電解槽的成本差距不大，性能和耐久性等也和堿性同樣可以一爭(zhēng)高下。目前已經(jīng)有多家氫能設(shè)備廠(chǎng)商發(fā)布了PEM產(chǎn)品。
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今年2月，清能股份、陽(yáng)光氫能均發(fā)布了大標(biāo)方PEM電解槽。清能股份1MW的PEM電解槽憑借3.6-4.3kWh/ Nm3H2優(yōu)秀能耗表現(xiàn)、0.223m3高度緊湊的體積業(yè)內(nèi)備受關(guān)注；
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陽(yáng)光氫能300 Nm3/h PEM電解槽工作壓力高達(dá)3.5MPa；獨(dú)創(chuàng)的一體化結(jié)構(gòu)與多功能流場(chǎng)設(shè)計(jì)，使額定直流電耗低于4.15kwh/Nm3 H2，設(shè)備負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍達(dá)5%-110%，負(fù)荷調(diào)節(jié)速率10%/s，在對(duì)動(dòng)態(tài)性能調(diào)節(jié)要求更高的場(chǎng)景下，具有顯著優(yōu)勢(shì)。
圖片來(lái)源：中國(guó)氫能展會(huì)組委會(huì)
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今年3月26日的北京“中國(guó)氫能展”期間，上海氫銳發(fā)布了系列高效PEM電解槽，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從5標(biāo)方到250標(biāo)方的批量制造，單槽最大產(chǎn)氫量可達(dá)250 Nm3/h；幾乎同一時(shí)間，氫沄新能源創(chuàng)新推出了QYS-8 PEM電解槽，該產(chǎn)品電解槽能耗降低至4.2 kW·h/ Nm3，優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
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今年5月上旬，興燃科技200 Nm3/h PEM電解槽下線(xiàn)，通過(guò)技術(shù)降本以及規(guī)模降本，設(shè)備制造成本可低于行業(yè)30%。到了5月下旬，新工綠氫也推出的“天制一號(hào)”P(pán)EM電解槽，從10-500方不等，產(chǎn)品具有產(chǎn)氫純度高，制氫成本低，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染等優(yōu)點(diǎn)。
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不僅PEM新品不斷發(fā)布，PEM在項(xiàng)目中的應(yīng)用也有成功經(jīng)驗(yàn)被挖掘。今年3月，億華通宣布其首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PEM電解水制氫設(shè)備在新疆伊寧完成安裝調(diào)試，成功產(chǎn)出氫氣。這是億華通首套商業(yè)化示范的PEM電解水制氫設(shè)備。
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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(shí)連續(xù)試運(yùn)，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首臺(tái)套單堆MW級(jí)PEM電解水制氫裝置實(shí)現(xiàn)商運(yùn)，并且在試運(yùn)行期間，整套裝置運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到“精品機(jī)組”優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，具有重大科技與產(chǎn)業(yè)示范意義……
電解槽制氫設(shè)備除了ALK和PEM兩種之外，剩余的兩種技術(shù)依然處于試驗(yàn)階段。在主流技術(shù)的ALK的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，關(guān)于電解槽的形狀成為了新的競(jìng)爭(zhēng)方式之一。傳統(tǒng)圓形，創(chuàng)新方形的堿性電解槽到底誰(shuí)更先進(jìn)？
氫能匯（微信公眾號(hào)：h2-2005）了解到，目前發(fā)布的大標(biāo)方堿性電解槽新品大部分采用的是金屬圓形帶壓技術(shù)路線(xiàn)，這也是國(guó)內(nèi)堿性電解槽最主流的技術(shù)路線(xiàn)之一。金屬圓形帶壓電解槽采用拉桿緊固設(shè)計(jì)，耐壓性更好，密封性也更高。而對(duì)電解槽內(nèi)部加壓，能夠降低電解水產(chǎn)生的氣泡，更易降低電耗。而且在某些應(yīng)用場(chǎng)景下可以直接省去氣體壓縮設(shè)備，節(jié)省設(shè)備投資和中間操作環(huán)節(jié)。金屬圓形帶壓技術(shù)路線(xiàn)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈配套也相對(duì)成熟得多。
但自從市面上出現(xiàn)了方形的堿性電解槽，人們就開(kāi)始關(guān)注起這種創(chuàng)新模式，也有一些企業(yè)開(kāi)始在方形電解槽領(lǐng)域小試牛刀。
方形電解槽之所以熱了起來(lái)，并不是人們對(duì)方形的偏愛(ài)。而是方形電解槽確有獨(dú)到之處。因?yàn)槌悍叫坞娊獠鄄捎玫氖浅墒斓穆葔A電解槽工藝，運(yùn)用零間隙技術(shù)，電極與隔膜幾乎做到零距離，減小了溶液電阻；采用低壓運(yùn)行條件以及方形槽結(jié)構(gòu)，優(yōu)化電解液流場(chǎng)，促進(jìn)氣泡流通，減小了氣泡電阻，安全性也更好，針對(duì)風(fēng)電光伏波動(dòng)性電源適應(yīng)能力也更強(qiáng)。?而且，這種技術(shù)路線(xiàn)的堿性電解槽的單元槽之間互相獨(dú)立，更有利于后期拆裝和檢修。
國(guó)外的大標(biāo)方電解槽典型產(chǎn)品有蒂森克虜伯的堿性電解槽，國(guó)內(nèi)也有愛(ài)德曼、海德氫能、三一氫能、億利氫田、藍(lán)拓氫能等眾多企業(yè)在布局方形常壓電解槽。
近年來(lái)，浙江菲爾特、漢氫科技等企業(yè)向市場(chǎng)推出了無(wú)極框技術(shù)的方形堿性電解槽，顛覆性地摒棄了傳統(tǒng)的極框結(jié)構(gòu)，將電極片也做成方形，大大減少了原料的用量和電解槽的體積，其占地面積僅為同等生產(chǎn)能力下傳統(tǒng)電解槽的三分之一，解決了傳統(tǒng)電解槽重量大、體積大、運(yùn)輸不便的問(wèn)題。
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2022年8月，海德氫能發(fā)布新一代電解水制氫系統(tǒng)“氫舟”，氫舟?實(shí)現(xiàn)了3.98kWh/Nm3的實(shí)測(cè)電耗，制氫效率可達(dá)80%以上。動(dòng)態(tài)性能方面，氫舟?實(shí)測(cè)性能實(shí)現(xiàn)20-110%的負(fù)荷范圍，系統(tǒng)加/減負(fù)荷速率可達(dá)5%/s，具備更強(qiáng)的綠電適應(yīng)性。
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2023年12月8日，三一氫能在長(zhǎng)沙三一智聯(lián)重卡產(chǎn)業(yè)園舉辦了“氫啟未來(lái) 智造非凡”的新品發(fā)布會(huì)，其S系列3000標(biāo)方方形電解槽的首次亮相。
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日前，藍(lán)拓氫能完成了山東省首臺(tái)1000標(biāo)方方形常壓電解槽測(cè)試。藍(lán)拓氫能掌握的電解水制氫高可塑性復(fù)合隔膜生產(chǎn)技術(shù)，具有面電阻小、強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)，各項(xiàng)指標(biāo)超出進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)品。
不同企業(yè)的方形電解槽產(chǎn)品
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2024年5月29日，藍(lán)昆氫能重磅發(fā)布模塊化常壓方形電解槽新品。據(jù)悉，藍(lán)昆氫能首臺(tái)1000Nm3/h模塊化常壓電解槽，采用自主設(shè)計(jì)的零極距極板結(jié)構(gòu)和低液阻分布式流道，匹配高親水、高泡點(diǎn)、低電阻、耐腐蝕復(fù)合隔膜，依托分布式耦合、多層級(jí)聯(lián)動(dòng)的數(shù)字化控制系統(tǒng)，兼顧波動(dòng)性高適應(yīng)性好、安全性高、制氫效率高、能耗低等特點(diǎn)。
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2024年8月16日，希倍優(yōu)氫能正式發(fā)布了“山川-1000”和“山川-2000”兩款矩形ALK堿性制氫裝備。據(jù)官方披露，該款裝備具備超大標(biāo)方、超低能耗、超低負(fù)荷優(yōu)勢(shì)，采用雙模塊設(shè)計(jì)，最大可擴(kuò)至3000 Nm3/h，額定工況0.5 A/cm2下，直流能耗可達(dá)4.0 KWh/Nm3H?，可在15%超低負(fù)荷下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行……
方形電解槽呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，除了企業(yè)布局之外，也又項(xiàng)目為方形電解槽拋出“橄欖枝”。今年5月16日，鄂爾多斯市伊金霍洛旗圣圓能源風(fēng)光制氫加氫一體化項(xiàng)目發(fā)布招標(biāo)公告，計(jì)劃采購(gòu)3000Nm3/h方形堿性電解槽。這是方形電解槽在項(xiàng)目招標(biāo)段一次規(guī)模化的嘗試，有可能為后續(xù)項(xiàng)目的招標(biāo)作出指引。
綜上所述，電解槽產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)十年的時(shí)間，科技創(chuàng)新方面做得并不充足，大部分企業(yè)在低技術(shù)門(mén)檻的領(lǐng)域布局，雖然一些企業(yè)對(duì)電解槽新技術(shù)研發(fā)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)力，但對(duì)于降低制氫成本來(lái)說(shuō)，依然有很漫長(zhǎng)的路要走。
到底氫能設(shè)備企業(yè)會(huì)選擇怎樣的技術(shù)路線(xiàn)，從目前看，前景并不是特別明確，很多企業(yè)都在多技術(shù)路線(xiàn)布局。氫能匯（微信公眾號(hào)：h2-2005）認(rèn)為，當(dāng)前氫能設(shè)備企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)給產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。大部分企業(yè)很難拿出更多的資金投入科技研發(fā)領(lǐng)域，因此對(duì)于當(dāng)前制氫技術(shù)創(chuàng)新來(lái)說(shuō)，或許通過(guò)國(guó)家政策和資金支持，發(fā)揮企業(yè)和科研院所共研共創(chuàng)的創(chuàng)新方式，或許是解決當(dāng)前制氫設(shè)備端技術(shù)進(jìn)步速度不高的一條路徑。
素材來(lái)源：氫能展會(huì)、各氫能企業(yè)官網(wǎng)
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（氫能匯）：電解槽技術(shù)誰(shuí)是主流？設(shè)備廠(chǎng)商押寶哪種？
