電解槽在制氫產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分布中的重要性
發(fā)布時(shí)間：
2023-03-21
氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要分為制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫和用氫，其中制氫和儲(chǔ)運(yùn)氫為產(chǎn)業(yè)鏈重要一環(huán)，制氫為上游環(huán)節(jié)。電解槽是電解水制氫設(shè)備中重要一環(huán)。電解水制氫的工作原理為，水分子通電后發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分離出組成水分子的氫和氧。相較于其他制氫方法，電解水制氫具有氫氣純度高、零碳排放等優(yōu)勢(shì)。
電解槽是電解水制氫設(shè)備中重要一環(huán)。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要分為制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫和用氫，其中制氫和儲(chǔ)運(yùn)氫為產(chǎn)業(yè)鏈重要一環(huán)，制氫為上游環(huán)節(jié)。電解槽是電解水制氫設(shè)備中重要一環(huán)。電解水制氫的工作原理為，水分子通電后發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分離出組成水分子的氫和氧。相較于其他制氫方法，電解水制氫具有氫氣純度高、零碳排放等優(yōu)勢(shì)。
電解水制氫成本主要由電力成本和設(shè)備成本構(gòu)成。
據(jù)Oxfordenergy 提供數(shù)據(jù)了解，電解水制氫成本主要由電力成本和設(shè)備成本構(gòu)成，其中電費(fèi)占電解水制氫總成本的 70%以上，設(shè)備成本占比約為 14%。堿性、PEM 電解水制氫耗電量為 1 標(biāo)方氫氣 5 度電左右，則單槽產(chǎn)量 1000 標(biāo)方電解槽設(shè)備 1 小時(shí)耗電量為 5000 度電，電價(jià)成本為電解水制氫成本關(guān)鍵。
電解水制氫設(shè)備主要由電氣設(shè)備、電解槽、氣液分離&干燥純化系統(tǒng)構(gòu)成。
全套的電解水制氫設(shè)備主要由電氣設(shè)備（供電系統(tǒng)）、電解槽、氣液分離&干燥純化系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)（補(bǔ)水、電控、熱處理等）構(gòu)成。其中，電氣設(shè)備為電解槽主體提供電源，同時(shí)控制/調(diào)節(jié)裝置壓力；電解槽為電解水制氫設(shè)備主體，通過加入電解液，分離出氫氣和氧氣；氣液分離&干燥純化系統(tǒng)將電解液中的氫氣進(jìn)行分離，同時(shí)進(jìn)行干燥&提純處理，產(chǎn)出高純度氫氣成品；其他設(shè)備包括補(bǔ)水裝置等，電解過程需消耗大量的水。
電解槽占比設(shè)備成本 50%以上，且成本占比隨著設(shè)備功率提升而增加。
目前主流電解水制氫方案（堿性電解槽、PEM）來看，電解槽仍為設(shè)備成本中占比最大的部分，且成本占比隨著設(shè)備功率提升而增加。考慮到各項(xiàng)電解槽技術(shù)仍在發(fā)展中、未來設(shè)備成本及運(yùn)維尚有下降空間。據(jù) Oxfordenergy 數(shù)據(jù)稱，電解槽成本占比整體設(shè)備約 50%，電力設(shè)備、氣液分離&干燥純化設(shè)備成本占比約 15%/15%。
迭代方向看，我們判斷電解槽主要朝大產(chǎn)量、高效率和智能化方向發(fā)展。
? 單槽設(shè)備大型化：目前市場(chǎng)主流設(shè)備容量以 1000 標(biāo)方為主（即單臺(tái)設(shè)備 1 小時(shí)生產(chǎn) 1000 標(biāo)方氫氣，1 公斤=11.2 標(biāo)方，1000 標(biāo)方約合 90 公斤），各廠商均致力于提升單槽產(chǎn)氫量從而擴(kuò)產(chǎn)增收。
提升單槽產(chǎn)能可主要通過
- 增加電解小室數(shù)量從而增大電解槽體積，但易造成電解槽中部下沉、影響設(shè)備氣密性等問題；
- 提升設(shè)備電流密度從而提高產(chǎn)氫量，但對(duì)設(shè)備工藝提出更高要求，例如需采用內(nèi)阻更小的隔膜，使得設(shè)備電流密度提升同時(shí)維持能耗，減少投資成本。
? 高效率：提升設(shè)備轉(zhuǎn)化效率意味著同樣能耗水平產(chǎn)出更多氫氣?，F(xiàn)階段堿性電解槽轉(zhuǎn)化效率較低，SOEC（固體氧化物電解槽）高溫下轉(zhuǎn)化率理論值可達(dá) 100%，但材料劣化率高，平衡設(shè)備生命周期和轉(zhuǎn)化效率后，性價(jià)比低于堿性電解槽。提升轉(zhuǎn)化效率核心在于減少設(shè)備直流電耗，行業(yè)普遍直流電耗水平約 4.7-5.0，頭部企業(yè)相對(duì)更優(yōu)；
? 智能化：現(xiàn)階段，電器設(shè)備及其他輔助設(shè)備主要調(diào)節(jié)電解槽主體的電源、電壓以及控制電解液濃度。未來隨著可再生能源快速擴(kuò)張，疊加儲(chǔ)能規(guī)模高速增長，我們判斷設(shè)備智能化為一大發(fā)展方向，即由僅控制設(shè)備主體升級(jí)為控制設(shè)備主體、可再生能源及儲(chǔ)能系統(tǒng)等。
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