基于綠氫項(xiàng)目采購(gòu)需求的增加，行業(yè)內(nèi)電解水制氫設(shè)備企業(yè)加快了研發(fā)投入步伐，堿性電解水制氫設(shè)備新品推出此起彼伏，向大標(biāo)方躍進(jìn)速度極快。高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前國(guó)內(nèi)推出1000標(biāo)方及以上大標(biāo)方電解水制氫設(shè)備的廠商超過25家。
為何國(guó)內(nèi)堿性電解水制氫設(shè)備企業(yè)扎堆推出單體大型化電解槽?現(xiàn)階段電解槽向單體大型化方向發(fā)展在技術(shù)上還存在哪些挑戰(zhàn)?
單體大型化進(jìn)階
高工氫電梳理發(fā)現(xiàn)，過去多年在國(guó)內(nèi)堿性制氫設(shè)備市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位的三家企業(yè)——中船重工718所、天津大陸制氫和考克利爾競(jìng)立，在近幾年率先推出了單槽產(chǎn)氫量在1000Nm³/h以上的堿性電解水制氫設(shè)備產(chǎn)品。
2021年，中船重工718所下屬的中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司生產(chǎn)的首臺(tái)每小時(shí)產(chǎn)氣量1000m³型電解槽成功交付冬奧會(huì);考克利爾競(jìng)立也生產(chǎn)出了國(guó)際首套產(chǎn)氫量1200Nm³/h、1300Nm³/h堿性電解水制氫設(shè)備。
除了這些老牌企業(yè)以外，新勢(shì)力也在大標(biāo)方產(chǎn)品上奮起直追。比如隆基氫能、揚(yáng)州吉道能源、瑞麟科技在2021年末、2022年初這段時(shí)間，相繼推出了1000Nm³/h以上的堿性電解槽。
2022年4月，國(guó)富氫能首套1000Nm³/h堿性電解槽順利下線;7月，中國(guó)華電首套1200Nm³/h堿性電解槽產(chǎn)品下線;8月，奧揚(yáng)科技正式下線1200Nm³/h堿式電解水制氫裝備;9月，雙良新能源首套1000Nm³/h綠電智能制氫系統(tǒng)下線;10月，蘇州希倍優(yōu)1400Nm³/h制氫系統(tǒng)在蘇州生產(chǎn)基地裝車發(fā)貨。
同樣在10月，明陽(yáng)智慧全球最大單體堿性水電解制氫裝備在廣東成功下線，單體產(chǎn)氫量可達(dá)1500-2500Nm³/h;12月，中船(邯鄲)派瑞氫能單臺(tái)2000立方制氫設(shè)備下線，是全球首臺(tái)套2000Nm³/h型堿性水電解制氫裝備。
中船(邯鄲)派瑞氫能副總工薛賀來告訴高工氫電，近年來綠氫項(xiàng)目的爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶動(dòng)了電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)需求大量增加。目前企業(yè)紛紛推出大型化單體槽制氫設(shè)備，主要是從降低成本方面來考慮。制氫項(xiàng)目采購(gòu)大型化單體槽制氫設(shè)備的成本，相對(duì)而言要比采購(gòu)?fù)犬a(chǎn)量多臺(tái)套設(shè)備的成本低。
做好制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定性很關(guān)鍵
從發(fā)展歷程來看，堿性電解水技術(shù)在20世紀(jì)前后，就開始實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，目前已成為發(fā)展最成熟、商業(yè)化程度最高的電解水制氫方式。但生產(chǎn)堿性制氫設(shè)備門檻并不低，尤其是涉及到1000標(biāo)方大設(shè)備的規(guī)?；?、工程化應(yīng)用，對(duì)設(shè)備企業(yè)的工程經(jīng)驗(yàn)、系統(tǒng)集成能力、產(chǎn)品迭代升級(jí)能力都有要求。
瑞麟科技董事長(zhǎng)助理馬震告訴高工氫電，堿性電解槽在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)氫量與電解槽的體積大小(包括電解小室數(shù)、電極面積等)和電解槽的運(yùn)行電流密度有關(guān)。
因此，目前提高堿性電解槽單位產(chǎn)能的主要方法有兩種，要么增加電解小室的數(shù)目或者增大電解小室的直徑;要么提高現(xiàn)有電解槽運(yùn)行的電流密度。
電解槽向1000標(biāo)方以上發(fā)展，如果在不改變電解槽運(yùn)行電流密度的情況下，通過多個(gè)電解小室單元依次疊加來提升單槽產(chǎn)量會(huì)造成槽體長(zhǎng)度過長(zhǎng)，導(dǎo)致電解槽體積過大、安裝不便，電解槽的氣密性差、電解槽中部下沉等問題;而在電解槽體積保持不變的情況下，提高電流密度，會(huì)使電解小室電壓上升，從而帶來單耗的提高，增大了設(shè)備的運(yùn)行成本。
無論是通過擴(kuò)大電解槽的體積大小還是增加運(yùn)行電流密度，都對(duì)設(shè)備制造企業(yè)有著嚴(yán)苛的技術(shù)要求。一旦制作工藝不成熟，電解槽的氣密性不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致易燃?xì)怏w泄漏，就可能引發(fā)災(zāi)難性的后果。
因此，電解槽單體的產(chǎn)氫量越大，在制造工藝技術(shù)的難度也越大。堿性電解水制氫設(shè)備如何在可再生能源規(guī)?；娊馑茪渖a(chǎn)中時(shí)，實(shí)現(xiàn)“大規(guī)模、低能耗、高穩(wěn)定性”三者的統(tǒng)一?為了平衡投資成本和運(yùn)行成本，國(guó)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)及企業(yè)在提電密、提能效、保安全等方面進(jìn)行了研發(fā)。
例如，天津大陸制氫研發(fā)出了電阻更低、阻氣性能更好的隔膜，以及抗蠕變性更好的電解槽墊片等新材料，提升了電解槽性能;考克利爾競(jìng)立采用自主研發(fā)的零接觸電阻電極結(jié)構(gòu)，在提升工作電流密度的同時(shí)維持了能耗，可為客戶節(jié)省投資成本。
一家堿性電解水制氫設(shè)備企業(yè)的生產(chǎn)負(fù)責(zé)人向高工氫電透露，在高電流密度下，公司產(chǎn)品使用的催化劑能夠增加小室電化學(xué)反應(yīng)的速率，從而降低小室電壓，起到降低能耗的效果。
高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)提醒，目前制氫市場(chǎng)十分火熱，企業(yè)爭(zhēng)相開發(fā)大型化制氫設(shè)備。行業(yè)關(guān)注的人多、資金投入大，一定程度上會(huì)促使行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，但是技術(shù)的發(fā)展需要時(shí)間和驗(yàn)證過程。
新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不能代表設(shè)備的真實(shí)能力，設(shè)備的性能還需要進(jìn)行嚴(yán)苛的試行驗(yàn)證，一旦示范項(xiàng)目的制氫設(shè)備發(fā)生泄漏爆炸，對(duì)整個(gè)行業(yè)的影響都是巨大的。 (本文來源：微信公眾號(hào) 高工氫電 ID：weixin-gg-fcev)
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