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“ALK+PEM”组合制氢成趋势?

日期:2023-10-24    来源:高工氢电  作者:司玉国

国际氢能网

2023
10/24
08:36
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关键词: ALK制氢 PEM制氢 碱性电解槽制氢

从近来通过审批和正在招标的大型绿氢看,“碱性(ALK)+PEM”协同制氢成为一种新趋势。

绿氢浪潮下,国内可再生能源制氢项目持续增多。这些项目中,碱性电解槽制氢是主流技术路线,PEM制氢因为成本较高且技术有待进一步突破,应用相对较少。鉴于ALK和PEM有各自的特点,一种集合碱性电解槽制氢和PEM制氢优势的“ALK+PEM”制氢方式在行业悄然诞生,并被广泛看好。“ALK +PEM”电解槽搭配使用会成为未来绿氢项目的主流吗?

多个项目采用“碱性+PEM”组合

当前国内绿氢项目处于激增状态,且以碱性电解槽制氢为主。据高工氢电产业研究所(GGII )不完全统计,2021-2023H1 国内公开披露绿氢项目共有 161 个,其中规划项目66 个、在建项目 51 个、建成项目 44 个,在已披露技术路线的绿氢项目当中,碱性制氢装机规模合计占比超 95%,占据主流。

核心原因在于,ALK制氢虽然存在动态响应差、电耗偏高、体积重量大等痛点,但具有技术商业成熟度高、单槽大功率、低成本方面具备显著优势;而PEM虽然响应速度快、绿电耦合性好,但因为生产中会用到铱、铂、钛等贵金属材料,所以价格非常高,一购置费用是ALK的3-5倍,而且核心技术瓶颈也有待突破。

不过,在绿氢项目的电解槽配备问题中,碱性和PEM并不是非此即彼,目前业界已在积极探索耦合碱性和PEM各自优势,共同匹配绿电制氢。且从过去通过审批及正在招标的大型绿氢看,“碱性+PEM”组合已在成为一种新趋势。

吉林省生态环境厅发布中能建松原氢能产业园(绿色氢氨醇一体化)项目环境影响报告书受理公示,该项目将采用碱性和PEM两种电解槽(24套1200Nm³/h碱液电解槽;34套1000Nm³/h碱液电解槽;4台500Nm³/h PEM电解槽);此前,吉林大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目和内蒙古华电达茂旗20万千瓦绿氢示范项目也是如此。具体如下图:

10月11日,中国能建发布全国最大125套电解槽招标公告,招标项目显示也是采用ALK+PEM模式,项目划分两个标段,一是ALK电解槽1000Nm³/h,二是PEM电解槽200Nm³//h。

对于此现象,阳光氢能研发总监魏广科表示,西北地区的风电光伏发电投资都比较大,弃风弃光造成资源浪费。基于目前碱性电解槽和PEM电解槽的特点,“ALK+PEM”组合可使可再生能源发电利用最大化。

华北电力大学氢能技术创新中心主任刘建国指出,发展大规模、高效率、低成本、负荷可调范围广的电解水制氢技术是当下绿氢制备技术发展的关键。从材料、性能、效率和成本四个纬度考量,ALK和PEM各有优势与局限性。如果将两种技术路线进行融合,有望在兼顾成本的基础上,获得更好的波动适应性。

必维集团中国区氢能业务氢能总监刘忠勇也向高工氢电分享,认为“ALK+PEM”组合既有碱电解水制氢的经济优势,又有PEM快速响应的特点,在未来会是一种新趋势。

涌向“碱性+PEM”组合

基于ALK技术成熟,成本较低,落地项目较多,但对电力波动的适应性较差,限制了与可再生能源发电耦合发展的空间,以及PEM技术响应速度更快,可调节范围更广,可适应波动电源输入,可价格较高的差异化特点,两者搭配可以创造更多的可能,在加强风光耦合、提高制氢销量之外,比如可以实现离网场景下电网配置和控制难度的降低。

可以预测,未来,随着PEM 制氢核心部件的技术提升、PEM 制氢设备规模化应用的扩大、价格大幅降低,ALK+ PEM协同制氢的案例应该会更多。

围绕ALK是主流、PEM前景广阔以及ALK+ PEM协同制氢未来可期,业界已经有多家企业对两种技术路线同时展开布局。

8月16日,重塑集团发布企业升级战略,宣布正式布局氢能装备领域,进军PEM制氢及碱性电解槽制氢双线市场,并发布了自主开发的100Nm³/h的PEM纯水电解制氢系统、250Nm³/h 兆瓦级PEM纯水电解槽、PEM制氢膜电极、制氢电源和ALK电解槽先进电极系列产品。

在这之前,据GGII不完全统计,国内同时布局碱性和 PEM 制氢设备的企业已有数十家,包括阳光氢能、派瑞氢能、三一氢能、明阳智能、国富氢能、中电丰业、氢器时代、瑞麟科技、华电重工、奥扬科技、信德新能源等。

与之相应,测试设备企业中也有多家企业发力“ALK+PEM”大功率电解槽测试台。比如大连宇科已交付多款0.1~20Nm³/h碱性电解槽测试平台,并在研制1000Nm³/h碱性电解槽测试平台,同时也已经推出PEM电解槽测试台。

“ALK+ PEM”组合制氢作为一种新制氢技术方案,在越来越多企业的推动下,有望很快走向普及化。这对尽快解决氢能产业发展中的用氢问题,是一个利好现象。

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