解讀PEM 電解水制氫技術(shù)和成本降低空間

1.常說的PEM 電解水制氫到底是什么？

質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫主要由2 個(gè)電極和電解質(zhì)組成，是純水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)分解產(chǎn)生氧氣和氫氣的過程。電解水的能源則利用太陽能、風(fēng)能和水力發(fā)電等零碳能源，制氫過程無污染排放，是最清潔環(huán)保的“綠氫”。

相比其他電解水技術(shù)，PEM 能在高電流密度下工作，體積小、效率高，生成的氫氣純度可高達(dá)99.999%，被認(rèn)為是目前最有發(fā)展前景的水電解技術(shù)。這一技術(shù)目前在國內(nèi)尚沒有大規(guī)模商業(yè)化，但在歐洲已經(jīng)有許多兆瓦級(jí)的應(yīng)用。

2.為什么說PEM 電解水制氫是當(dāng)前新能源發(fā)展的大勢(shì)所趨？

PEM 的技術(shù)結(jié)合綠氫的跨界特性在電源、電網(wǎng)等部分可解決可再生能源消納的問題，成為能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的一體化的解決方案。

我國風(fēng)光水裝機(jī)量是世界第一，成本不斷下降，在某些地區(qū)風(fēng)電的成本與當(dāng)?shù)厝济簶?biāo)桿價(jià)持平，未來的發(fā)展空間巨大。但我國可再生能源也存在地域性分布差異，在東北、西北、西南地區(qū)可再生能源制氫潛力較大，但消納能力有限，需遠(yuǎn)距離外送至東部用電密集地區(qū)，遠(yuǎn)超目前電網(wǎng)容量。且可再生能源具有隨機(jī)性、季節(jié)性的特點(diǎn)，發(fā)電側(cè)和用電側(cè)需求不匹配，更是加大了調(diào)峰難度，造成了輸電成本高和消納困難，導(dǎo)致棄風(fēng)棄水棄光嚴(yán)重。

氫能的優(yōu)勢(shì)在于“跨界”——它是一種能源，也是能源的載體，所以應(yīng)用場(chǎng)景豐富。通過PEM 電解水技術(shù)制造綠氫，并與燃料電池結(jié)合起來，可安裝在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)，實(shí)現(xiàn)多種能源之間的轉(zhuǎn)換，根據(jù)不同地理和市場(chǎng)環(huán)境，靈活實(shí)現(xiàn)可再生能源的外送和消納。這就是為什么綠氫被認(rèn)為是能源轉(zhuǎn)型的一體化解決方案，能夠真正打破可再生能源發(fā)展的瓶頸。

3．怎么看待綠氫制造成本較高的問題？

設(shè)備成本和用電成本是綠氫價(jià)格偏高的主要因素。從未來趨勢(shì)看，可再生能源成本不斷下降，加上政府的政策支持，以及氫能產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的不斷探索，綠氫商業(yè)模式會(huì)趨于成熟，規(guī)模化將為水電解制氫帶來大幅設(shè)備成本下降空間。國際主要能源機(jī)構(gòu)的研究普遍預(yù)測(cè)，綠氫將于2030 年左右實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、達(dá)到與化石能源制氫成本持平。

此外，PEM 水電解技術(shù)優(yōu)勢(shì)也影響制氫成本，包括耗電量、運(yùn)維等。由于綠氫項(xiàng)目趨向于大規(guī)模、長周期，在測(cè)算時(shí)，不能只看設(shè)備投入，更重要的是項(xiàng)目生命周期的制氫成本。PEM 制氫技術(shù)占地面積小、制氫能耗低、靈活性高，與波動(dòng)性和隨機(jī)性較大的風(fēng)電和光伏具有良好的匹配性，因此在很多場(chǎng)景下都更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和降本潛力。