電解水制氫的規(guī)?；?/h1>
2022-11-25 13:23AnkeGeipelKern
流程工業(yè) 2022年4期
文/ Anke Geipel-Kern
德國(guó)市場(chǎng)綠色氫能源核心技術(shù)電解水的發(fā)展方向——由德國(guó)聯(lián)邦教育及研究部（BMBF）啟動(dòng)的“H2Giga”項(xiàng)目，旨在使千兆瓦級(jí)規(guī)模上綠色氫能源的生產(chǎn)具有競(jìng)爭(zhēng)力，從而使傳統(tǒng)能源像綠色能源轉(zhuǎn)型一樣變得不僅可行而且價(jià)格實(shí)惠。
氫能源作為清潔能源，是能源轉(zhuǎn)型的希望之光：無(wú)論是用于綠色鋼鐵、綠色水泥、綠色化學(xué)品還是用于船舶和卡車的綠色驅(qū)動(dòng)技術(shù)——?dú)淠茉礋o(wú)所不能。氫能源的出現(xiàn)讓科學(xué)和工業(yè)界為之振奮。來(lái)自德國(guó)德西瑪DECHEMA 化工與生物技術(shù)協(xié)會(huì)的Alexis Bazzanella 博士說(shuō)：“電解水的方法已經(jīng)存在了120 年，電解水獲取氫的技術(shù)歷史悠久且技術(shù)高度成熟。因此，人們會(huì)認(rèn)為用氫能源取代化石能源已經(jīng)萬(wàn)事俱備了，但實(shí)際上仍欠東風(fēng)。這里有一個(gè)問(wèn)題——目前電解槽距離大規(guī)模生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，每個(gè)電解槽幾乎都是一次性的。這就導(dǎo)致了電解槽部件垂直整合率低且成本高?！?/p>
廣闊的市場(chǎng)前景
如果要降低綠色氫能源成本，電解水制氫無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)的現(xiàn)狀必須迅速改變，這就是為什么德國(guó)氫能源戰(zhàn)略中一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目要啟動(dòng)的原因。在接下來(lái)的4 年里，H2Giga 聯(lián)合其他公司旨在制造出能用于裝配線上的電解設(shè)備。所有在電解開發(fā)領(lǐng)域中具有地位和影響力的大公司都參與其中：西門子能源公司、林德公司、曼能源解決方案公司、蒂森克虜伯公司和 Sunfire公司將承擔(dān)擴(kuò)大電解槽生產(chǎn)規(guī)模的任務(wù)；舍弗勒、Enapter 和新成立的WEW 正在開發(fā)第二代電解槽；包括亞琛工業(yè)大學(xué)、弗勞恩霍夫研究所、亥姆霍茲協(xié)會(huì)和馬普學(xué)會(huì)等高校以及研究所等也參與其中。他們的主題是材料研究、耐久性和電池測(cè)試、回收、制造技術(shù)和數(shù)字化。德國(guó)聯(lián)邦研究部總共為這些活動(dòng)投資了5 億歐元。
德國(guó)聯(lián)邦政府的目標(biāo)是：截至2030 年，僅在德國(guó)就應(yīng)創(chuàng)造500萬(wàn) kW 的電解能力。其中， 質(zhì)子交換膜電解、堿性水電解和高溫電解是重點(diǎn)研究方向，研究人員還希望使陰離子導(dǎo)電膜 （AEM） 電解技術(shù)成熟。來(lái)自DECHEMA 的伊莎貝爾· 昆德勒博士在數(shù)字項(xiàng)目啟動(dòng)儀式上強(qiáng)調(diào)說(shuō)一切都是“為生產(chǎn)而設(shè)計(jì)”，這意味著將采用新的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，例如通過(guò)使用機(jī)器人。
群雄逐鹿，誰(shuí)占鰲頭
氫能源領(lǐng)域的相關(guān)公司正相互角逐。在全球范圍內(nèi)已出現(xiàn)了一場(chǎng)爭(zhēng)奪新興市場(chǎng)的競(jìng)賽。 “30 多個(gè)國(guó)家已經(jīng)擁有了氫能源技術(shù)。我們必須跟上發(fā)展的步伐，要雄心壯志地大力前進(jìn)。” 德國(guó)BMBF 的“綠色氫能源”創(chuàng)新專員兼聯(lián)邦議院議員Stefan Kaufmann 博士說(shuō)。澳大利亞、日本、中國(guó)和韓國(guó)正處于領(lǐng)先地位，尤其是韓國(guó)，正為建設(shè)國(guó)家氫能源投入大量資金。
ITM 林德電解公司負(fù)責(zé)人Andreas Rupieper 在接受 DWV 董事長(zhǎng)采訪時(shí)說(shuō)，電解水技術(shù)已經(jīng)成熟，現(xiàn)在是為了降低成本，而這只有通過(guò)擴(kuò)大規(guī)模才能實(shí)現(xiàn)。無(wú)獨(dú)有偶，林德的合資企業(yè)已經(jīng)提出了一份半自動(dòng)化 PEM 電解槽生產(chǎn)工廠的藍(lán)圖，該超級(jí)工廠將設(shè)立在謝菲爾德市。
蒂森克虜伯綠色氫產(chǎn)品開發(fā)主管Ralph Kleinschmidt 博士在H2Giga 項(xiàng)目啟動(dòng)儀式上也釋放了積極的信號(hào)。他認(rèn)為，如今100萬(wàn) kW 的電解池已經(jīng)成為可能。從中期來(lái)看，他還認(rèn)為有可能擴(kuò)展到 500 萬(wàn) kW 的氫能源供應(yīng)鏈，但不是采用傳統(tǒng)擴(kuò)大規(guī)模的方法。最重要的是，蒂森克虜伯希望將投資成本降低 3.5～5 倍。
盡管這些專家的分析令人欣喜，但在發(fā)展道路上仍有一些絆腳石。參與 H2Giga 項(xiàng)目的人士一致認(rèn)為，在德國(guó)生產(chǎn)的綠色氫能源無(wú)法與當(dāng)?shù)仉妰r(jià)競(jìng)爭(zhēng)。此外，沒有人會(huì)確切知道所有電力來(lái)自哪里。Linde-Electrolysis 的首席執(zhí)行官魯皮珀認(rèn)為，最終可能會(huì)出現(xiàn)分布式供應(yīng)鏈：在有大量太陽(yáng)能和風(fēng)能的地區(qū)，一定要確保氫能源生產(chǎn)成本具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，才能贏得消費(fèi)者。 ●
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氫能源作為清潔能源，是能源轉(zhuǎn)型的希望之光：無(wú)論是用于綠色鋼鐵、綠色水泥、綠色化學(xué)品還是用于船舶和卡車的綠色驅(qū)動(dòng)技術(shù)——?dú)淠茉礋o(wú)所不能。氫能源的出現(xiàn)讓科學(xué)和工業(yè)界為之振奮。來(lái)自德國(guó)德西瑪DECHEMA 化工與生物技術(shù)協(xié)會(huì)的Alexis Bazzanella 博士說(shuō)：“電解水的方法已經(jīng)存在了120 年，電解水獲取氫的技術(shù)歷史悠久且技術(shù)高度成熟。因此，人們會(huì)認(rèn)為用氫能源取代化石能源已經(jīng)萬(wàn)事俱備了，但實(shí)際上仍欠東風(fēng)。這里有一個(gè)問(wèn)題——目前電解槽距離大規(guī)模生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，每個(gè)電解槽幾乎都是一次性的。這就導(dǎo)致了電解槽部件垂直整合率低且成本高?！?/p>
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如果要降低綠色氫能源成本，電解水制氫無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)的現(xiàn)狀必須迅速改變，這就是為什么德國(guó)氫能源戰(zhàn)略中一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目要啟動(dòng)的原因。在接下來(lái)的4 年里，H2Giga 聯(lián)合其他公司旨在制造出能用于裝配線上的電解設(shè)備。所有在電解開發(fā)領(lǐng)域中具有地位和影響力的大公司都參與其中：西門子能源公司、林德公司、曼能源解決方案公司、蒂森克虜伯公司和 Sunfire公司將承擔(dān)擴(kuò)大電解槽生產(chǎn)規(guī)模的任務(wù)；舍弗勒、Enapter 和新成立的WEW 正在開發(fā)第二代電解槽；包括亞琛工業(yè)大學(xué)、弗勞恩霍夫研究所、亥姆霍茲協(xié)會(huì)和馬普學(xué)會(huì)等高校以及研究所等也參與其中。他們的主題是材料研究、耐久性和電池測(cè)試、回收、制造技術(shù)和數(shù)字化。德國(guó)聯(lián)邦研究部總共為這些活動(dòng)投資了5 億歐元。
德國(guó)聯(lián)邦政府的目標(biāo)是：截至2030 年，僅在德國(guó)就應(yīng)創(chuàng)造500萬(wàn) kW 的電解能力。其中， 質(zhì)子交換膜電解、堿性水電解和高溫電解是重點(diǎn)研究方向，研究人員還希望使陰離子導(dǎo)電膜 （AEM） 電解技術(shù)成熟。來(lái)自DECHEMA 的伊莎貝爾· 昆德勒博士在數(shù)字項(xiàng)目啟動(dòng)儀式上強(qiáng)調(diào)說(shuō)一切都是“為生產(chǎn)而設(shè)計(jì)”，這意味著將采用新的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，例如通過(guò)使用機(jī)器人。
群雄逐鹿，誰(shuí)占鰲頭
氫能源領(lǐng)域的相關(guān)公司正相互角逐。在全球范圍內(nèi)已出現(xiàn)了一場(chǎng)爭(zhēng)奪新興市場(chǎng)的競(jìng)賽。 “30 多個(gè)國(guó)家已經(jīng)擁有了氫能源技術(shù)。我們必須跟上發(fā)展的步伐，要雄心壯志地大力前進(jìn)。” 德國(guó)BMBF 的“綠色氫能源”創(chuàng)新專員兼聯(lián)邦議院議員Stefan Kaufmann 博士說(shuō)。澳大利亞、日本、中國(guó)和韓國(guó)正處于領(lǐng)先地位，尤其是韓國(guó)，正為建設(shè)國(guó)家氫能源投入大量資金。
ITM 林德電解公司負(fù)責(zé)人Andreas Rupieper 在接受 DWV 董事長(zhǎng)采訪時(shí)說(shuō)，電解水技術(shù)已經(jīng)成熟，現(xiàn)在是為了降低成本，而這只有通過(guò)擴(kuò)大規(guī)模才能實(shí)現(xiàn)。無(wú)獨(dú)有偶，林德的合資企業(yè)已經(jīng)提出了一份半自動(dòng)化 PEM 電解槽生產(chǎn)工廠的藍(lán)圖，該超級(jí)工廠將設(shè)立在謝菲爾德市。
蒂森克虜伯綠色氫產(chǎn)品開發(fā)主管Ralph Kleinschmidt 博士在H2Giga 項(xiàng)目啟動(dòng)儀式上也釋放了積極的信號(hào)。他認(rèn)為，如今100萬(wàn) kW 的電解池已經(jīng)成為可能。從中期來(lái)看，他還認(rèn)為有可能擴(kuò)展到 500 萬(wàn) kW 的氫能源供應(yīng)鏈，但不是采用傳統(tǒng)擴(kuò)大規(guī)模的方法。最重要的是，蒂森克虜伯希望將投資成本降低 3.5～5 倍。
盡管這些專家的分析令人欣喜，但在發(fā)展道路上仍有一些絆腳石。參與 H2Giga 項(xiàng)目的人士一致認(rèn)為，在德國(guó)生產(chǎn)的綠色氫能源無(wú)法與當(dāng)?shù)仉妰r(jià)競(jìng)爭(zhēng)。此外，沒有人會(huì)確切知道所有電力來(lái)自哪里。Linde-Electrolysis 的首席執(zhí)行官魯皮珀認(rèn)為，最終可能會(huì)出現(xiàn)分布式供應(yīng)鏈：在有大量太陽(yáng)能和風(fēng)能的地區(qū)，一定要確保氫能源生產(chǎn)成本具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，才能贏得消費(fèi)者。 ●
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