绿氢制备技术争鸣：SOEC前景几何？

本报记者 李哲 上海报道

随着氢能产业的持续火热，绿氢制备衍生出多种技术路线，逐渐形成“百家争鸣”的发展格局。

当前大量采用的碱性电解槽技术因其较低的价格成本迅速占领市场，而应用贵金属的质子交换膜电解（PEM）技术则因其对间歇性电源适应性高成为风光储能的新宠，同时，固体氧化物电解（SOEC）技术正从实验室走向产业化。

4月25日，上海翌晶氢能科技有限公司（以下简称“翌晶氢能”）的SOEC电堆自动化产线在上海下线。《中国经营报》记者从翌晶氢能方面获悉，本次下线的SOEC电堆产线产能达100MW，可兼容多种型号电堆生产。

绿氢迎来发展机遇期

氢能作为一种优质的二次能源，具备清洁零碳、可再生等优势。业内人士向记者表示，氢能可在多种场景替代汽油、柴油、天然气等能源，促进工业、交通等领域深度脱碳。同时，绿氢使用风电、光伏作为清洁电源制取，是优质可再生能源。

目前，氢作为能源应用的程度不高，主要作为工业原料使用。未来，随着各国大力推广绿电制氢和氢能应用，氢能有望实现大规模发展。

从全球范围来看，氢能受到的关注度同样居高不下。美国、日本、欧盟等主要经济体均发布了与氢能相关的产业配套政策。国际能源署（IEA）预计，2030年全球氢能需求将达到1.8亿吨。

自2019年氢能首次写入《政府工作报告》以来，我国氢能产业发展驶上快车道。2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中提到，氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。从我国各地已公布的规划目标来看，2025年我国氢能产业规模有望达到7000亿元。

氢能产业链主要包括制氢、储运、加注和应用四个环节。其中制氢属于上游环节，是推动氢能产业链整体大规模发展的关键。

记者了解到，氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三类。其中，从产能现状来看，全球氢气产能以化石燃料制氢为主，占据了2021年产量的80%以上。

然而，通向碳中和的道路上，绿氢的发展无疑将更受关注。业内人士指出，绿氢是零碳排、可持续的“终极路线”，它的规模化应用还需要产业链各环节去综合推动降本。

从国内市场现状来看，高工产研氢电研究所（GGII）初步调研统计，2022年国内电解水制氢设备出货量达到722MW（含出口，不含研发样机），同比大幅增长106%。今年一季度，从招标量来看，国内氢电解槽招标量预计达到452兆瓦，相当于2022年全年出货量的60%。

据IEA预计，2023年全球制氢电解槽新增装机4.1GW，同比增长356%，产能将达到21.5GW。

技术孰优孰劣？

“电解水制氢技术路线包括碱性电解（ALK、PEM、SOEC）和阴离子交换膜电解（AEM）。其中，目前碱性电解技术在国内的应用量较大，PEM技术次之，而SOEC和AEM技术多处于研发阶段。”翌晶氢能总经理刘青向记者介绍道。

谈及上述四种绿氢制备方式的优缺点，相关业内人士向记者表示：“电解槽是制氢的核心设备。碱性电解技术成熟、设备成本低，但其对间歇能源的适用性不强，运维成本高，理论效率低于PEM、SOEC等路线；而PEM技术制氢效率高，同时对间歇性电源适应性高，但其因为需使用贵金属催化剂导致设备成本居高不下；SOEC技术路线同样具备较高的理论效率，同时可使用非贵金属催化剂，但因为其采用高温反应环境，无形中加大了研发难度。

目前，国内的SOEC技术方案研发大多处于实验室阶段。4月25日，翌晶氢能的SOEC电堆自动化产线在上海下线。该产线产能可达100MW，可兼容多种型号电堆生产。

刘青向记者介绍称：“翌晶氢能此次推出的SOEC电堆产品具有可逆化特点，既可以制氢，也可以通过氢气发电，并且通过采用镍材料，摒弃了贵金属带来的成本压力，通过高效的电解效率，可以实现单台产氢量10000Nm3/h。”

记者注意到，SOEC电解槽是在高温状态下将水蒸气电离生成氢离子和氧离子，分别在电极上生成氢气和氧气的过程，其反应温度通常在 600摄氏度以上，适用于产生高温、高压蒸汽的光热发电系统。

谈及SOEC落地，一位曾经参与SOEC研发的业内人士向记者表示：“十年前我就在从事SOEC产品的开发，但最终因资金问题无奈放弃。SOEC的难点在于高温导致的电池材料研发，我国在SOEC这条技术路线的储备已经有十余年的时间，我此前参与SOEC产品制造还是手动装配，自动化生产可以提高产品一致性。希望借助当前火热的氢能市场可以对SOEC技术路线形成推动效应。”

当前我国电解水制氢市场中，碱性电解槽用量占据绝对优势。记者了解到，国产碱性电解槽价格保持在2000～3000元/kW，PAM电解槽价格则达到7000～12000元/kW，而翌晶氢能此次推出的SOEC电解槽价格同样达到了1万元/kW。

提高电流密度是降低电解槽设备单位投资成本的关键因素，但电流密度的提升通常伴随着电解槽电压的升高，从而导致电解效率下降。PEM、SOEC方案可以实现更高的电流密度和更低的电压，降本增效的潜力优良，未来技术成熟后存在替代空间。

谈及价格，刘青向记者表示：“我们希望更多的同行能够加入到SOEC的研发之中，我国氢能发展空间巨大，未来随着SOEC技术的应用，产品价格也会随之降低。”