航宇高科李俊荣：绿氢制取成本是决定电解水市场空间的关键变量

近日，2023第三届中国绿氢与应用发展论坛在内蒙古鄂尔多斯正式召开。会议探讨了中国绿氢产业发展现状、技术进展、应用案例及发展前景等多个议题。

北京航宇高科氢能源科技有限公司（以下简称：航宇高科）总经理李俊荣发表《PEM水电解技术在绿氢中的应用问题、解决途径与实践》主题演讲。

2021年，全球氢气需求超过9400万吨,我国需求量约2800万吨，占全球的30%，是全球最大氢气消费国。据IEA统计，在全球“净零排放”目标下，2030年，全球氢能应用规模需达到2亿吨，我国将需近4000万吨，全球氢气产量将达到1.8亿吨，较2021年的0.94亿吨翻倍增长。

电解水制氢产量将从2021年的不到4万吨大幅增长至6170万吨，为主要增量源。据统计，国内电解槽市场中，总装机量可达100GW，约100倍左右的增长空间，PEM电解槽装机可达40GW，市场空间约1000亿元，电解水制氢产量比例将提高到15%以上。

目前，国内出货量中碱性占据绝对主导，相同制氢能力的PEM电解槽成本要是现行电解槽的4-6倍，而海外PEM的成本仅为碱性的1.2-1.5倍。

李俊荣表示，绿氢制取成本是决定电解水市场空间的关键变量，PEM的降本路径主要为规模放量、国产替代和技术迭代带来的成本优势。

计算结果表明，当PEM/AWE造价比为2.5，电价为0.3元时，利用小时数超过4000时，二者制氢成本接近，当PEM/AWE造价比1.75，PEM制氢成本开始对AWE形成较强竞争优势。

彭博社预测，随着PEM电解槽的规模化生产，到2030年后PEM与AWE的成本产局将大幅缩小。

目前国内已经有多个单位可生产单堆1MW规模的PEM电解槽，并将很快有单堆2MW规模的电解槽面世。且由于PEM电解槽抗压力能力，多个电解槽的组合可构建10-20MW级的PEM装置。2022年，航宇高科30Nm3/h及250Nm3/h PEM电解水制氢系统在燕山石化开车运行，该电解槽工作温度为 60-80℃，工作压力为3.0MPa，额定产氢量为200Nm3/h，最大产氢量为250Nm3/h。

技术层面，电解槽降本的主要途径为：提高电极活性，电池堆工作电流密度从现有水平1.0A/cm2左右提高到2.5A/cm2以上；改进浆料配比、涂布工艺，降低铂、铱催化剂负载量，控制提高产品的一致性，提高电池装配水平，延长电解槽使用寿命；完善对双极板的回收利用，并实现对膜电极贵金属的回收利用；研发贵重材料的替代技术，如Nb对Ｐt的替代、不锈钢对钛材的替代、表面氮化防护等。

2022年，航宇高科实现了单槽MW级PEM电解槽的产业化应用，解决了国内绿氢制备的“卡脖子”关键技术。拥有S系列、H系列、C系列、M系列四个系列的产品，现有基础已达到国外主流公司的技术水平，部分技术指标优于国际水平。

李俊荣总结了航宇高科针对PEM水电解制氢电解槽未来的发展规划：要进一步提高工作电流密度，打造5MW级PEM电解槽，建设10~20MW级PEM水电解集成系统；提高压力，近期目标为大于3.5MPa，中期目标为21~42MPa，远期目标为大于70MP；提高极端工况下电极材料的稳定性，加强宽波动负荷的适应性；要加强核心材料的创新，强化质子膜、催化剂、膜电极的国产化替代，以降低成本。