碱性盐水电解制氢

随着日益增长的低碳减排需求，氢能受到广泛重视，利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放较低的工艺。电解水技术主要由阴极氢析出反应（HER）和阳极氧析出反应（OER）组成。海水占地球水资源总量的96.5%，电解海水产氢将会大大降低传统电解水的成本。但是，海水电解的主要瓶颈在于海水中丰富的氯离子会沉积在阴极表面，抑制氢气的产生。

为了发展海水电解技术，必须开发低成本、高活性且耐氯腐蚀的电催化剂。由于具有良好的抗氯腐蚀性和丰富的电解水活性位点，过渡金属磷化物在盐水电解中表现出潜在的应用价值，并且双金属磷化物因不同金属原子之间的协同和电子耦合机制有助于进一步改善其催化活性。通过构建异质界面还可以进一步增强催化性能，但是精准合成富含界面位点的双金属磷化物并实现盐水电解仍然是一个巨大的挑战。

鉴于此，华中科技大学张建副教授和王得丽教授及其团队通过原位刻蚀和磷化的方法，构建了异质双金属Ni2P-FeP/泡沫铁磷化物，金属和P位点的共存有助于调控界面电子结构，从而提高碱性电解质和碱性盐水电解质中的HER电催化活性，并可以作为阴极催化剂，实现高性能电解盐水。这项工作为低成本碱性盐水电解提供了抗氯腐蚀的高性能电催化剂，并为设计异质双金属磷化物提供了新的思路。

哪种制氢技术将脱颖而出？

目前国内各地的光伏、水电、风电等可再生能源制备绿氢的项目正在快速增加当中，这将极大拉动上游电解水制氢设备的出货规模。在看好电解水制氢设备市场前景的同时，业内人士提醒，相比于其他制氢方式，目前电解水制氢成本最高，这个问题必须解决，否则也会影响未来产业的发展进程。具体来看，电解水制氢成本主要包括电力成本和设备成本两部分。其中，电力成本占比最大，一般为40~80%。设备成本中电解槽成本占比约40~50%，系统辅机占比约50~60%。未来电解水制氢成本下降的驱动力来自两部分：

一是光伏、风电等可再生能源发电成本的大幅下降。在国家政策的大力推动下，光电、风电规模效应显现，可再生能源电力成本有望快速下降。电解系统与光伏、风能联合使用，易于实现分布式制氢，通过合理利用弃风&弃光等可再生能源弃电，可有效降低电力成本。

二是随着技术进步和规模化供应的增加，电解水制氢系统成本会下降，同时电解水制氢系统的耗电量和运维成本也会降低。对于碱性水电解制氢设备制造企业而言，要想在市场竞争中脱颖而出，必须在提高效率、降低设备成本上下功夫。

为了提高效率、降低设备成本，碱性电解水制氢新品性能逐渐朝着高电流密度、产量大型化、体积小型化、高动态响应、宽负荷工作范围、多对1模块化等特点发展。而当前我国电解槽的部分关键材料与技术依旧依赖进口，这严重制约了中国电解水制氢设备的规模化发展，因此，企业加强关键材料核心部件的自主化研发水平，加快形成具有完全自主知识产权的批量制备方法，可极大增强竞争实力。

整体来看，当前绿氢产业发展正在提速，碱性电解水制氢设备仍具有较大的市场潜力，未来唯有低成本、高性能碱性电解水制氢设备才能满足绿氢示范项目的需求。碱性电解水制氢设备制造企业只有不断进行技术迭代，同时具备大规模高质量的量产能力，才能提供高性价比的更加具备竞争优势的产品，才能在市场中占领有利位置。

投资30亿

全球最大氢能项目落户新疆

近日，我国在太阳能大规模制氢领域取得好消息，全球最大的光伏绿氢生产项目在新疆正式开建，这是我国首个万吨级光伏绿氢示范项目，一旦正式投产年产量可以达到20000吨，对于推动我国绿氢产业链有着重要意义，也意味着氢能产业将会进入黄金发展期。该项目是国内第一次大规模将光伏发电直接用来制氢，此次项目总投资更是达到近30亿。项目主要需要解决五大技术难题，包括光伏发电、输变电、电解水制氢，以及氢气的储存和运输5个方面。

该项目新建的装机容量达到300兆瓦，光伏电站每年发电量预计能达到6.18亿千瓦时，电解水制氢厂年产能达到2万吨，装备储氢球罐能够储存21万立方气体，可见其规模之大。该项目预计将会在2023年6月建成并投产，预计每年能够为GDP贡献1.3亿元，创造税收1800多万。

目前全球使用的制氢技术主要有4种，分别是化工原料制氢、化石原料制氢、工业尾气制氢以及电解水制氢。在此之前，我们一直使用煤等化石燃料制氢，但是日本科研团队不久前在太阳能制氢技术方面取得突破，实现氢能领域的革命性突破，令人没想到的是，日本率先取得技术破冰，中国直接坐收红利，全球最大的光伏氢能项目直接落户新疆，每年都能给当地创收1.3亿。

氢能作为一种能真正实现零碳排放的新能源，在社会发展中的需求也会越来越多，因此实现这种低成本且环保的方式制氢，便于对氢能进行后续的推广和使用。我国此次集中 力量发展 光伏氢能项目对于国家发展、保障国家能源安全等方面都有重要作用。而项目中使用的光伏组件、电解槽、储氢球罐等关键装备已经全部实现国产，我们不需要依赖外部力量就能发展制氢产业，对我国新能源发展有着重要意义。

中国的氢电池计划

2020年，科技部启动了国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项，将重点突破质子交换膜、气体扩散层碳纸、车用燃料电池催化剂批量制备技术、空压机耐久性、高可靠性电堆等共性关键技术。近年来，我国的氢燃料电池技术基础研究较为活跃，在一些技术方向具备了与发达国家“比肩”的条件；但整体来看，所掌握的核心技术水平、综合技术体系尚不及具有领先地位的国家，如我国在1998年才出现首个氢燃料电池发明专利，目前相关核心专利数仅占世界的1%左右。

一些国际性企业在燃料电池系统、电池组件与加工、控制技术等方面居于世界领先地位。在技术应用方面，从现阶段重点发展氢燃料电池客车、卡车等商用车，逐步推广到乘用车、有轨电车、船舶、工业建筑、分布式发电等领域。而相对于技术发展，更重要的是对于成本的控制；氢燃料电池系统的成本必然随着技术进步、生产规模的扩大而下降，预计未来10年生产成本将降低至目前的50%。

氢电池生产

安全是第一位的

无论是什么材质的电池，在进行规模化生产时，对制备工艺和环境都有着很高的要求：干燥，洁净等等~为此，一般是需要使用真空手套箱来配合生产线进行生产的：手套箱是作为一个全密闭的腔体，把腔体内外的环境完全隔绝开，腔体的一面安装有视窗 和手套，操作人员通过手套对腔体内的物料进行操作：在操作前，对整个箱体抽真空，把箱体内空气完全抽掉，降低水氧含量至0.1ppm以下，然后填充惰性气体气体进行生产。