氢能作为一种清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源和重要的工业原料,具有广阔的发展前景。国家能源局、国家发改委联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》明确提出,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,将氢能产业作为战略新兴产业和未来重点产业,并明确了电解水制氢(绿氢)是未来的氢能方向。
在确定性的下游需求、普遍的乐观预期双重因素驱动下,传统电解水制氢设备厂商及新进厂商纷纷进行扩产,以满足未来市场需求。GGII预计,2022年中国电解水制氢设备市场需求有望达到730MW,同比2021年接近翻番;2025年国内电解水制氢设备市场需求量将超过2GW,相比2020年增长6倍以上。
科力远信息显示,其制氢用泡沫金属具有出色的高通孔率、高比表面积以及强导电性,用于电解水制氢电极更具优势。并且,制氢泡沫金属在制备过程中还会同时共沉积Mo、Fe、Co、P等元素,形成二元或三元合金,提高制氢电极的催化性能,降低制氢成本。
为什么氢能的战略位置如此重要?
一方面,从储量和能效上来看,首先氢元素是宇宙中含量最多的元素,水资源中就蕴藏着大量可供开发的氢能,氢未来将是获取最便利和成本最低的能源之一,其次氢气是常见燃料中热值最高的,可达142KJ/g,这一水平大约是石油的3倍、煤炭的4.5倍。这意味着,消耗相同质量的能源,氢气所提供的能量是最大的。而且氢能能够实现真正的零碳排放,对环境不造成任何污染。
另一方面,氢能也更为稳定。氢气是一种极佳的能量存储介质,既能以气、液态的形式存储在高压罐中,也能以固相的形式储存在储氢材料中。而且氢储能的能量密度高,是少有的能够储存百GWh以上的能量储备技术。
相比于比其他的风电、光伏等新能源普遍都受制于天气,有具有天然波动性和不可预测性,储能氢就可解决太阳能和风能发电间歇式、状态高低起伏不定的问题。
除了储量大、能量大、无污染、更稳定之外,氢能源应用场景还十分广泛,氢燃料电池可以供给重载卡车、有轨电车、船舶、无人机、分布式发电等行业。
因为以上种种特点,氢能被称之为终极能源。对节能、提高能效,乃至能源结构转型都有着诸多积极作用。
踩中时代风口,挑战制约瓶颈
根据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预计,2030年,我国加氢站数量将突破1500座。到2025年,我国氢能产业产值将达到1万亿元;到2050年,氢气需求量将接近6000万吨,氢能在我国终端能源体系中占比超过10%,产业链年产值达到12万亿元。
氢能或将成为经济发展新的增长极。
市场广阔加上政策的利好,资本和巨头也随之闻风而动。中石油、中石化等众多大型央企纷纷开始发展氢能产业,在下游应用领域,多家车企也积极谋划布局,包括海马、上汽、广汽、长城汽车等,均开始投入氢能领域的研发工作。
其中,制氢、燃料电池、储氢等氢能装备齐头并进,是产业投资最活跃领域,投资占比超过 80%。而制氢环节在项目数量、投资规模上均占比最高,也是上市公司参与较多的环节。
制氢是推进氢能产业进程所面临的第一步,处在产业链最前端。现阶段制氢的技术路线分为蓝氢、灰氢和绿氢。蓝氢在现阶段的减碳行动中扮演重要角色,未来将逐步从灰氢、蓝氢过渡到绿氢。《规划》还指出,要构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系,重点发展可再生能源制氢,严格控制化石能源制氢。目标到2025年,初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。可再生能源制氢量达到10-20万吨/年。到2035年,可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。
然而绿氢虽然碳排放最低,但是制氢成本较高。在目前绿色制氢环节中,成本主要受两部分因素影响,一是电力成本,二是电解设备成本。二者的成本占比分别达到50%和40%。
成本高企也始终制约着行业发展,这也成为了氢能企业们的亟需解答的命题。
科力远从1998年创立以来,一直聚焦节能与新能源系统领域,在降低绿氢制氢成本方面,科力远也下足了功夫。
绿氢生产成本有望进入快速下降轨道
制约制氢成本因素中,电力成本可以通过风电、光伏等新能源的普及,而实现下降。那么,电解设备的发展成为了行业降本的重点。一般来说,可以通过延长电解设备的电解槽工作时间或者提高制氢效率来降低成本。
科力远的技术路线则是后者,子公司常德力元的研制出制氢用泡沫金属,实现制氢能耗和设备成本“双降”,提升了制氢经济性。该泡沫金属具有“比表面积大、制氢效率高”的特点,有望全面升级碱性电解槽的性能,提高能量效率,降低能耗成本,提高电流密度。生产更多 "绿氢" 以摊薄其固定成本。
据了解,制氢用泡沫金属为多孔结构的金属材料,由孔隙与金属基体复合而成,其孔隙率高 (95%以上)。相对于致密金属而言,泡沫金属具有质轻、高比强度、高比表面积、高通透性、强吸附性等优点。其高通孔率、高比表面积以及强导电性,用于电解水制氢电极更具优势。制氢泡沫金属在制备过程中还会同时共沉积Mo、Fe、Co、P等元素,形成二元或三元合金,提高制氢电极的催化性能,简化制氢电极的制备,降低制氢成本。
其实早在1998年科力远就是凭借先进电池关键材料“连续化带状泡沫镍”的专利技术创立了公司,打破欧美的垄断。常德力元作为全国最大的泡沫镍供应商,此次研发的制氢用泡沫金属,一旦实现批量化,这无疑将成为制氢事业的一个里程碑事件。
氢能要在碳中和中发挥作用,要重点发展绿氢,而绿氢要真正充分发挥作用必须要实现大规模、经济地应用。纵观广义新能源领域,光伏、风电、锂电池等之所以能够普及,根本原因就是攻克了成本难题。只有技术进一步突破,以绿氢为代表的氢能才能够真正在碳中和路径中大显身手。一旦实现氢能成本降低,氢能也更具备快速发展的前提,进入快速车道,也将增强行业的确定性和可见性。