近日，2023第三屆中國(guó)綠氫與應(yīng)用發(fā)展論壇在內(nèi)蒙古鄂爾多斯正式召開。會(huì)議探討了中國(guó)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)進(jìn)展、應(yīng)用案例及發(fā)展前景等多個(gè)議題。

北京航宇高科氫能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱：航宇高科）總經(jīng)理李俊榮發(fā)表《PEM水電解技術(shù)在綠氫中的應(yīng)用問(wèn)題、解決途徑與實(shí)踐》主題演講。

2021年，全球氫氣需求超過(guò)9400萬(wàn)噸,我國(guó)需求量約2800萬(wàn)噸，占全球的30%，是全球最大氫氣消費(fèi)國(guó)。據(jù)IEA統(tǒng)計(jì)，在全球“凈零排放”目標(biāo)下，2030年，全球氫能應(yīng)用規(guī)模需達(dá)到2億噸，我國(guó)將需近4000萬(wàn)噸，全球氫氣產(chǎn)量將達(dá)到1.8億噸，較2021年的0.94億噸翻倍增長(zhǎng)。

電解水制氫產(chǎn)量將從2021年的不到4萬(wàn)噸大幅增長(zhǎng)至6170萬(wàn)噸，為主要增量源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)電解槽市場(chǎng)中，總裝機(jī)量可達(dá)100GW，約100倍左右的增長(zhǎng)空間，PEM電解槽裝機(jī)可達(dá)40GW，市場(chǎng)空間約1000億元，電解水制氫產(chǎn)量比例將提高到15%以上。

目前，國(guó)內(nèi)出貨量中堿性占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)，相同制氫能力的PEM電解槽成本要是現(xiàn)行電解槽的4-6倍，而海外PEM的成本僅為堿性的1.2-1.5倍。

李俊榮表示，綠氫制取成本是決定電解水市場(chǎng)空間的關(guān)鍵變量，PEM的降本路徑主要為規(guī)模放量、國(guó)產(chǎn)替代和技術(shù)迭代帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)。

計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)PEM/AWE造價(jià)比為2.5，電價(jià)為0.3元時(shí)，利用小時(shí)數(shù)超過(guò)4000時(shí)，二者制氫成本接近，當(dāng)PEM/AWE造價(jià)比1.75，PEM制氫成本開始對(duì)AWE形成較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

彭博社預(yù)測(cè)，隨著PEM電解槽的規(guī)?；a(chǎn)，到2030年后PEM與AWE的成本產(chǎn)局將大幅縮小。

目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多個(gè)單位可生產(chǎn)單堆1MW規(guī)模的PEM電解槽，并將很快有單堆2MW規(guī)模的電解槽面世。且由于PEM電解槽抗壓力能力，多個(gè)電解槽的組合可構(gòu)建10-20MW級(jí)的PEM裝置。2022年，航宇高科30Nm3/h及250Nm3/h PEM電解水制氫系統(tǒng)在燕山石化開車運(yùn)行，該電解槽工作溫度為 60-80℃，工作壓力為3.0MPa，額定產(chǎn)氫量為200Nm3/h，最大產(chǎn)氫量為250Nm3/h。

技術(shù)層面，電解槽降本的主要途徑為：提高電極活性，電池堆工作電流密度從現(xiàn)有水平1.0A/cm2左右提高到2.5A/cm2以上；改進(jìn)漿料配比、涂布工藝，降低鉑、銥催化劑負(fù)載量，控制提高產(chǎn)品的一致性，提高電池裝配水平，延長(zhǎng)電解槽使用壽命；完善對(duì)雙極板的回收利用，并實(shí)現(xiàn)對(duì)膜電極貴金屬的回收利用；研發(fā)貴重材料的替代技術(shù)，如Nb對(duì)Ｐt的替代、不銹鋼對(duì)鈦材的替代、表面氮化防護(hù)等。

2022年，航宇高科實(shí)現(xiàn)了單槽MW級(jí)PEM電解槽的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，解決了國(guó)內(nèi)綠氫制備的“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)。擁有S系列、H系列、C系列、M系列四個(gè)系列的產(chǎn)品，現(xiàn)有基礎(chǔ)已達(dá)到國(guó)外主流公司的技術(shù)水平，部分技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際水平。

李俊榮總結(jié)了航宇高科針對(duì)PEM水電解制氫電解槽未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃：要進(jìn)一步提高工作電流密度，打造5MW級(jí)PEM電解槽，建設(shè)10~20MW級(jí)PEM水電解集成系統(tǒng)；提高壓力，近期目標(biāo)為大于3.5MPa，中期目標(biāo)為21~42MPa，遠(yuǎn)期目標(biāo)為大于70MP；提高極端工況下電極材料的穩(wěn)定性，加強(qiáng)寬波動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)性；要加強(qiáng)核心材料的創(chuàng)新，強(qiáng)化質(zhì)子膜、催化劑、膜電極的國(guó)產(chǎn)化替代，以降低成本。