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究

經過200多年的發展,全球電解水制氫的技術路線已經發展出AWE(ALK)、PEM、SOEC、AEM四大技術路線。其中AWE商業化程度非常高、PEM其次,而SOEC、AEM尚處研發和示范階段。國內電解水技術后起直追,經歷引進到自主創新、再到全面國產化降本的歷程,有望引領全球。
>AWE堿性電解水技術已發展數十年、最早工業化,其優點可使用非貴金屬催化劑、成本較低,且國產化程度高,但在快速啟停和低電壓啟動等方面表現不佳、不適合風光等間歇性電能直驅運行。國內AWE技術自前單體設備制氫能力強于海外同行,但其他指標仍有一定差距。
>PEM質子交換膜電解水技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快、轉換效率高等優點,但需要在強酸性和高氧化性的工作環境下運行,因此更依賴鉑、銥、釘等貴金屬催化劑、成本過高。海外PEM技術的領先優勢較明顯,國產設備從性能指標到原材料“卡脖子”兩方面都處于劣勢地位。未來降低主要材料成本與貴金屬用量、提升國產化比例是PEM規模化、商業化發展的關鍵。
>AEM陰離子交換膜電解水為前沿技術,能結合AWE低成本與PEM簡單、高效的雙重優勢,可使用非貴金屬催化劑、無鈦部件,對雙極板等零部件要求不高,可實現快速啟停,降本空間較大。但目前AEM膜存在化學、機械穩定性的問題,影響壽命曲線。
>SOEC固體氧化物電解水技術在高溫下制氫效率高,可使用鎳等低成本催化劑材料,但運行溫度高需要高溫熱源、啟停不便、性能衰減較快,耐久性是SOEC目前的首要問題。如果利用工業生產中高品質的余熱,SOEC的系統效率有望達到85%。
未來全球電解水制氫的快速降本,將依賴中國設備廠家和材料供應商的努力,否則商業化、燃料電池汽車的普及等將遙遙無期。
