中國儲能網訊：堿性電解槽是可再生能源大規(guī)模制氫的關鍵裝備。日前，中國華能主導研制的世界單槽產能最大堿性制氫水電解槽在蘇州下線，可制氫1300標準立方米/小時。今年10月，隆基氫能科技有限公司首臺堿性水電解槽下線，單臺制氫能力超1000標準立方米/小時。
由于碳達峰、碳中和目標的提出以及氫能產業(yè)的加速發(fā)展，綠氫在降碳中發(fā)揮的作用備受關注，電解水制氫的規(guī)模不斷擴大。電解槽作為重要的綠氫制取設備，其技術發(fā)展及成本優(yōu)勢影響著綠氫規(guī)?；l(fā)展進程。業(yè)內人士認為，堿性電解槽作為我國的主流電解制氫技術，技術水平不斷提升。
性能指標不斷提升
業(yè)內研究顯示，與質子交換膜水電解制氫和固體氧化物電解制氫技術相比，堿性電解水制氫是現階段我國發(fā)展最成熟的電解制氫技術，在成本和壽命方面都具有明顯的優(yōu)勢。
“目前堿性電解槽已經實現了國產化和大型化，設備投資降到了2000元/千瓦以下，一些電解槽運行壽命超過了20年。”華能清能院氫能部主任王金意說，目前國內綠氫項目還是以堿性電解制氫為主，隨著近幾年研發(fā)投入的加強，堿性電解槽性能也有了顯著提升，在保持低成本優(yōu)勢的前提下，關鍵性能指標已經和質子交換膜電解槽接近。隨著科研力量和產業(yè)投資的注入，堿性電解制氫技術在規(guī)模、成本、性能等綜合性能上將保持競爭優(yōu)勢。
不過王金意提醒稱，制氫設備并非越大越好。“準確地講，氫氣產量大型化和體積小型化的同時實現，是電解制氫設備的一個發(fā)展趨勢，解決這一問題的關鍵是電流密度的提升。通過提升電流密度，實現單臺氫氣產量的提高和單位產量體積的下降，能夠有效降低占地面積和設備投資成本，這對電解制氫的大規(guī)模應用推廣十分重要?！?
尋求進一步降本
相對于煤制氫、天然氣制氫等傳統(tǒng)化石燃料制氫來講，堿性電解制氫的成本相對較高。根據目前的可再生能源度電成本、電解制氫的綜合能耗，考慮電解槽的投資和運營成本，氫氣的生產成本約為25-35元/公斤，而化石燃料制氫的成本約為8-18元/公斤。
此外，目前我國普遍使用的是非石棉基的PPS布，價格低廉，但隔氣性差、能耗偏高。今年2月，科技部正式發(fā)布《關于對“十四五”國家重點研發(fā)計劃“氫能技術”等18個重點專項2021年度項目申報指南征求意見的通知》，高效大功率堿水電解槽關鍵技術開發(fā)與裝備研制被列入其中，研究內容包括新型非石棉隔膜批量制備技術、大直徑堿性電解槽結構優(yōu)化設計與集成技術等。
對此，王金意分析認為，在制氫產業(yè)尚未形成規(guī)模的情況下，為避免出現產業(yè)環(huán)節(jié)缺失或發(fā)展薄弱的情況，產業(yè)上下游協(xié)同，實現電解水制氫的經濟性尤為迫切。
“目前，用電成本約占電解制氫成本的60%以上，通過電極、隔膜、電解槽等關鍵材料和核心部件的技術突破，可進一步降低制氫電耗。與此同時，挖掘電解制氫在上游電源、電網側的儲能調峰作用，可獲得更優(yōu)的綜合用電價格或輔助服務補償?！痹谕踅鹨饪磥?，這不僅有利于拓展綠氫的應用場景，還能保障綠氫的生產時間和消納渠道，提高效益。
與可再生能源的適配性待加強
“與可再生能源適配性較差”是業(yè)內對堿性電解槽制氫的普遍印象。碳達峰、碳中和背景下，可再生能源規(guī)模將不斷擴大，如何突破適配性難題？
王金意認為，堿性電解槽與可再生能源適配性較差是相對的。相對于質子交換膜電解槽，堿性電解槽的動態(tài)響應速率較慢。但在實際應用過程中，基于安全性的考慮，電網并不希望電源或負荷快速變化。
“事實上，提升堿性電解槽與可再生能源的適配性，可以從提高制氫系統(tǒng)的快速響應能力、提高大規(guī)模電解制氫的電源效率，以及電源和制氫系統(tǒng)間的耦合控制等方面加以解決?！蓖踅鹨庵赋?，這也是未來制氫技術發(fā)展的重要方向。
