氫氣是清潔可再生的二次能源,在新能源體系中受關注度高。PEM水電解制氫,是電解制氫方法之一,是一種基于質子交換膜(PEM)的固體聚合物電解質(SPE)電解水制氫技術,其以純水為反應物,可生產高純氫氣。PEM水電解制氫具有效率高、能耗低、設備體積小、無污染、可靠性高等優點,是極具有發展前景的電解制氫技術之一。
我國新能源發電產業快速發展,技術日益成熟,成本不斷下降。由于太陽能、風能、水能等具有間歇性特點,無法持續穩定發電,大量電力會在相同時間并入電網,無法消納,導致棄光、棄風、棄水等現象發生。PEM水電解制氫可將太陽能、風能、水能轉化為氫能進行存儲,需要時再轉化為電能使用,可與新能源發電產業互補,成為能量貯存轉換的有效方法。
氫燃料電池可以應用在電力系統、新能源汽車領域,除此之外,氫氣還可用作艦艇、火箭燃料,切割、冶煉金屬,以及用作化工原料,應用范圍廣,在“碳中和”背景下,預計未來我國氫氣需求將持續保持快速增長態勢。根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書2020》數據,在2060年,我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右。由此來看,我國PEM水電解制氫行業具有廣闊發展前景。
現階段,我國PEM水電解制氫商業化應用剛開始起步。2021年10月,國網安徽電力公司、中科院大連化學物理研究所聯合建設的示范工程——我國首座兆瓦級氫綜合利用站成功實現PEM電解槽滿功率出氫,其核心設備為自主研發。受市場前景吸引,我國進入電解制氫行業布局的企業不斷增多,太陽能發電企業數量較多,例如隆基股份、陽光電源、金開新能等,有利于未來PEM水電解制氫行業商業化發展。
新思界
行業分析人士表示,PEM水電解制氫商業化發展也存在技術瓶頸,例如需要使用貴金屬電催化劑、質子交換膜進口依賴度大等,造成其成本偏高,不利于其大規模推廣。“十四五”國家重點研發計劃“氫能技術”重點專項中,低成本PEM水電解制氫電堆關鍵材料制備技術被列入。未來隨著新型低成本電催化劑問世、關鍵材料實現自給,PEM水電解制氫成本將不斷下降,行業規模有望快速擴大。