7000亿电解水制氢市场
中国当下主流的制氢方式仍然是煤制氢,但在双碳目标的驱动下,与可再生能源相结合的电解水制氢技术将是制备绿色氢能的主要方式,也必将占据未来绝大部分的氢能源制备市场。
目前来看,因为成本问题,电解水制氢与其他制氢路线相比竞争优势较小,但随着技术发展及电解水制氢规模增加,电解水制氢设备成本降价空间较大。
根据国际能源研究中心数据,2050年电解水制氢市场份额有望从现阶段的不到1%提高至70%,电解系统市场规模预计可以超过7000亿。
在此背景下,包括宝丰能源、隆基股份、阳光能源等在内的上市公司纷纷着手布局电解水制氢业务。
主流的电解水制氢技术路线包括碱性电解水制氢(ALE)、质子交换膜电解水制氢(SPE)及固态氧化物电解水制氢(SOEC)三种。其中,碱水制氢技术发展已经超过百年,是目前发展最为成熟、商业化程度最高的电解水制氢方式。
碱水制氢技术特点
碱水制氢电解槽制造过程中不使用贵金属资源,成本低,同时还具有工作寿命长的优势,这使得碱水电解制氢成为现阶段电解水制氢市场最主要的技术路线。
碱水电解制氢技术发展最为成熟、是商业化程度最高的电解水制氢方式,其电极制造不使用贵金属资源,成本低,是电解水市场的重要组成部分。
经过近30年的积累,中国企业在压力型碱水电解装备制造领域逐步取得了国际领先的地位。
相关企业的碱水制氢业务有业绩,电解槽产品有长期运行的经验,部分企业电解槽已有10年以上的运行经历,产品稳定性良好。比较有代表性的碱水制氢企业包括老三家——718所、苏州竞力、天津大陆,以及新势力——隆基氢能,阳光氢能等。
表1不同电解水制氢路线特点(来源:The future of Hydrogen, Report by IEA for G20 Japan, 2019)
碱水制氢电解装置主要由强碱性电解液、多孔的阴极/阳极、隔膜部件组成。
其中,水分子在阴极被分解为阳离子和氢氧根离子,氢离子在阴极得电子生成氢气(4e-+2H2O→H2+2OH-),而氢氧根离子在电场作用下穿过隔膜材料,到达阳极,并在此失去电子生成水分子和氧气(4OH-→O2++2H2O+4e-)。电解出的气体会带有碱液,因此,对产出的气体要进行脱碱雾处理。
图1 碱水制氢装置图(来源:能源情报)