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稳石氢能——高效经济的AEM电解水技术 氢储能全面发力

日期:2022-06-16    来源:IT专家网

国际氢能网

2022
06/16
15:43
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关键词: 稳石氢能 电解水 电解槽

随着光伏、风电装机量的指数型增长,“绿氢”正在成为储能解决方案中不可或缺的一个选项,电解槽市场浪潮已至。然而设备的效能与成本在商业化阶段将无数优秀的氢储能解决方案拒之门外。

稳石氢能作为全球AEM膜技术领先的氢能企业,自主研发的高效、高机动性且低成本的AEM储能解决方案跃然市场!

稳石氢能深耕AEM电解技术-兼具效能与成本优势

AEM电解水技术在氢储能应用中优势显著。AEM非常适合与输出电能变化的可再生能源相结合现场制备氢气。其应用场景主要有屋顶光伏发电制氢,加氢站站内制加氢一体化,大型风力发电场弃风限电长时间尺度储氢,与可再生能源结合实现发电侧削峰填谷,与火电厂结合实现发电侧制氢储能,用户侧(如半导体行业)高纯氢现场制造等。

稳石氢能致力于为全球能源危机创造革命性解决方案,以实现可持续发展。自主研发的新型零排放电解槽解决了两个基本挑战 - 提高效率和降低成本。电解槽采用其旗下国际顶尖阴离子交换膜(AEM)专利研发公司的产品,使水和可再生能源以高效、经济的方式大规模生产“绿色”氢气。

AEM极大增加制氢效率,灵活覆盖全场景

稳石氢能在膜的研发方面具有国际领先优势,通过采用更长的有机高分子链,AEM膜拉伸量更大、抗压强度更高、碱性环境稳定性更好,使阴离子膜在纯微软雅黑">?系统下提升传导性和耐久性,以期达到电流密度 >1A/cm2(微软雅黑">?作电压1.8V)和衰减速率<15mV/1000微软雅黑">?时。电解水系统生产1标方氢气耗电更低,能耗仅为4.8kWh。

稳石氢能电解槽设备采用的离聚物膜,提供卓越的化学稳定性,同时实现高离子导电性和机械坚固性。例如,当在阳极处用纯水送入电解槽时,阴离子膜在1.8 V时提供1020 mA/ cm2的电流密度,在200mA/ cm2下使用镍基阳极催化剂和泡沫镍多孔传输层,提供20000小时的超长耐久性。

该技术能在高压力下运行直接产生3MPa的氢气,能够快速启停和动态响应,更好的适应风力发电、光伏发电这些波动性较大的可再生能源发电应用场景,起到削峰和平抑电网波动的作用。应用数据表明,AEM电解水制氢设备目前已工作35000小时以上,设备仍处于正常工作状态。

此外,稳石自主研发的AEM电解水系统由多台电解槽模块构建而成,与太阳能电池板同理,可堆叠多个模块进行生产,满足1~200Nm3/hr的氢气生产规格,既可以应用于分布式可再生能源小场景制氢储能,热电联供,也可以应用于大规模可再生能源制氢储能市场,以及化工精炼,冶金,玻璃制造等工业制氢领域。

AEM将是成本最低的氢储能解决方案

在不考虑电价的因素下,“绿氢”在制造成本上居高不下的主要原因是电解水制氢系统的设备成本和运营成本。

电解槽作为可再生能源大规模制氢的关键装备,在制氢系统总成本中的占比近50%。因此,以电解槽为代表的氢能设备,对于制氢成本的降低起着关键性的作用。

稳石氢能的AEM电解槽催化剂中,避免了贵金属的使用,电解槽制造过程旨在降低每个阶段的成本,采用最先进、成本更低的离聚物膜和镍基催化剂制造,仅消耗水和可再生能源。采用可堆叠的高效设计,使氢气加压生产更容易,更具成本效益。

稳石氢能技术总监曹炬表示:我们结合市场测算,AEM电解设备预计在三年内可实现规模化生产,当待储蓄电力(弃风弃光)电价降至0.15元/kWh,AEM生产1Nm氢气的电力成本为0.72元,稳石氢能的AEM电解设备运行寿命已长达70000小时,结合其产氢使用电能量(4.8kWh/Nm)可知,1Nm氢气的设备成本为0.2元。综合清洁电力价格,AEM水电解制氢总成本(单位产氢基础上的设备成本和运营成本)为10.3元/kg(0.92元/Nm),未来3年,AEM的制氢成本将低于碱性槽和PEM,甚至低于灰氢生产成本(15元/kg),未来五年内,“可再生能源+AEM氢储能”会拓展并占领存量市场,万亿级产业潜力待释放。

AEM是氢储能的最优解

自1800年电解水在英国被发明以来,电解槽的发展已经历了两个多世纪,不同时期的技术进步(尤其是材料的突破)极大地影响了其发展进程。

最早被发明的碱性液体电解质电解槽难以快速启停,不适合与风力、光伏发电这种快速波动特性的可再生能源相配合。

而目前最为市场熟知的质子交换膜(PEM)技术在储能应用商业化的底层问题是,其核心的原材料质子交换膜依赖进口、催化剂使用贵金属材料、双极板采用不锈钢镀钛或钛板,故制备成本居高不下,短时间内无法取得突破性改善。

新兴的SOEC技术由于需要稀有金属作为催化剂,且特殊的高温工作环境要求,难以规模化应用。

从材料、性能、效率和成本来看,阴离子交换膜(AEM)突破材料技术壁垒,无疑是电解水技术在储能应用中的优化更迭,氢储能的最优解。

尖端科技发展靠的是技术不断突破。未来两年内,稳石氢能将持续加大科研投入,在国内实现电解水设备量产,给不被大众确定的氢储能市场带来确定性。实现AEM氢储能从示范项目到商业化的革命性转变,稳石的脚步从未停歇。


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