电解槽是制取绿氢的核心装备,目前国内入局电解槽的企业已经多达一百多家,主要布局碱性和PEM制氢这两条技术路线,其中90%左右的企业走碱性路线。
然而,相较于碱性电解水制氢,PEM制氢技术具有运行电流密度高、能耗低、产氢压力高等特点,被普遍认为更适应可再生能源发电的波动性特征,更易于与可再生能源消纳相结合。
细数中国氢能产业的发展,离不开央企的牵头作用,尤其在电解槽领域。日前,我们在《6家央企碱性电解槽“大起底”》一文中提到,已有46家央企参与布局氢能产业链,其中有6家发布了碱性电解槽。
在PEM电解槽领域,同样也有央企主导的“国家队”。本文我们将继续盘点——PEM电解槽“国家队”,对已有产品下线的3家央企、1家国家科研机构的布局情况进行梳理。相关产品和项目应用情况整理如下:
中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司
作为中国船舶集团第七一八研究所全资子公司,中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司(下称“中船派瑞”)是集氢能源及其配套设备生产、技术研发和销售的氢能公司,也是目前唯一一家布局“碱性+PEM”双线的央企。目前,年产量1.5GW,其中具有年产PEM制氢设备120台套的生产能力。
中船派瑞自主研发的PEM纯水电解制氢系统,单台电解槽产氢量为0.01~300Nm³/h,除适用于传统工业领域外,还可适用于可再生能源发电制氢、氢能基础设施加氢站制供氢、天然气掺氢等场景,在交通领域、电网储能、智能微电网以及军用领域得到广泛应用。
中船派瑞拥有该装置的关键技术的完全自主知识产权,涵盖核心功能材料高性能催化剂、膜电极的制备技术、高温高压下腐蚀机理及其腐蚀防护技术高性能流场极板设计和加工技术、智能模块化设计和系统集成技术等。产品氢气纯度达到99.999%,氧气纯度达到99.2%。
PEM系统测试领域中船派瑞也在积极推进。2022年12月,中国船舶集团第七一八研究所参与申报的国家重点研发计划“氢能技术”专项“质子交换膜电解水制氢测试诊断技术与设备研发”项目获国家科技部批准立项。
该项目开发兆瓦级PEM电解系统综合测试平台和测评技术体系,以填补我国规模化PEM电解制氢测评领域的空白。
项目应用:
2021年9月,中船派瑞PEM柜式制氢设备实现了首次出口,向马来西亚某大型化工企业交付一套柜式PEM制氢设备,成功开拓了海外市场。
2021年11月,中船派瑞同巴基斯坦客户签订柜式PEM制氢设备供货合同。
中国科学院大连化学物理研究所
在PEM电解槽领域,中科院大连化物所享有很高的话语权。
中国科学院大连化学物理研究所(简称"大连化物所")创建于1949年3月,自上世纪90年代以来开展PEM水电解技术的研发,已逐步形成了PEM水电解制氢自主知识产权体系,开发了数代PEM制氢电解槽及系统,并通过普通技术许可等方式推进成果转化和应用。
近年来,大连化物所在大功率PEM电解水制氢取得了一系列进展,其研发的兆瓦级电解槽,是国内最成熟、最先进的PEM电解槽。基于大连化物所在业内的话语权,吸引不少企业登门寻求合作。
2019年10月20日,阳光电源与大连化物所共同成立“PEM电解制氢技术联合实验室”,并约定了部分PEM制氢关键技术的许可。
2021年3月,上海电气电站集团与大连化物所正式揭牌成立PEM电解水制氢技术研发中心,并签署了“兆瓦级模块化高效PEM电解水制氢装备及系统开发”项目合作协议。
2023年1月15日,龙蟠科技下属子公司龙蟠氢能源与中科院大连化物所联合开展的PEM电解水制氢催化剂研发项目宣告正式启动。
项目应用
2021年10月中旬,大连化物所燃料电池系统科学与工程研究中心研制的兆瓦级质子交换膜(PEM)水电解制氢系统,在国网安徽公司氢综合利用站实现满功率运行。经专家现场测试,该系统额定产氢220Nm³/h,峰值产氢达到275Nm³/h。
该兆瓦级制氢设备由4台55Nm³/h产量的电解槽集成系统,是中科院大连化学物理研究所研究员邵志刚团队研制的、具有自主知识产权的兆瓦级PEM电解水制氢系统。2022年7月6日,该套设备顺利通过工程验收,正式投入运行。
中国石化
“三桶油”之一的中国石化是我国制氢能力最大的公司,并以打造“中国第一氢能公司”为目标。
虽然已经拥有多个大型绿氢项目,但中石化目前并没有下线已实现“大标方”产氢的碱性电解槽,反而对PEM电解槽有着浓厚的兴趣。中石化一边自主研发,一边积极引进国外先进技术,投资建厂。
在自主研发方面,中石化石油化工科学研究院有限公司(以下简称石科院)是中国石化直属的综合性科学技术研究开发机构,创建于1956年,擅长贵金属催化剂和碳材料研究。
依托石科院的催化剂技术,中石化自主研发的PEM电解槽,在降低贵金属含量的同时,在大电流的情况下也具有良好的性能。目前,石科院已成功研发并投入运行的兆瓦级PEM制氢系统。
在引进技术方面,2021年12月,中国石化资本公司发起设立的恩泽基金与康明斯按50:50比例共同出资并于中国境内设立合资公司——康明斯恩泽(广东)氢能源科技有限公司。产线将生产康明斯HyLYZER系列PEM电解水制氢设备, 项目一期产能可达500兆瓦,二期可扩展至1吉瓦。
2023年4月28日,康明斯恩泽(广东)氢能源科技有限公司PEM制氢设备制造基地在南海丹灶正式投产,首台本地化产品HyLYZER-1000上线。
项目应用
2021年9月1日,中国石化首个兆瓦级PEM电解水制氢示范项目在中原油田启动,由康明斯其提供一套2.5MW PEM电解水制氢系统,并于2022年4月6日举行了开工仪式。
2021年11月4日,石科院与燕山石化合作开发并成功投运30标方/小时PEM电解水制氢示范站,这是中石化首套自主开发的电解水制氢设备。2022年12月14日,中国石化首套自主研发的兆瓦级PEM电解水制氢装置在燕山石化成功开车。
长春绿动氢能科技有限公司
长春绿动氢能科技有限公司(简称“长春绿动”)成立于2021年11月,由国家电投集团氢能科技发展有限公司控股,专注于PEM电解水制氢技术的研究与推广,掌握质子交换膜、催化剂、双极板、膜电极等全产业链关键技术及生产工艺,自主研发的“氢涌”PEM电解水制氢装备,产品规格覆盖10~2000Nm³/h。
目前,长春绿动正全力打造“三基地、两场景、多项目”产业布局。三基地,即长春中韩示范区氢能产业基地、北京大兴国际氢能示范区创新基地、北京未来城能源谷创新基地;两场景,即分布式和集中式两大应用场景;多项目,即规模化应用“氢涌”PEM制氢装备的吉林省、内蒙古自治区等地多个项目。
项目应用
2021年5月,国家电投氢能公司兆瓦级PEM电解制氢系统装备招标公告发布,国电投白城兆瓦级PEM电解制氢系统装备项目电解槽由国家电投长春绿动提供。
2022年7月,长春绿动第一个兆瓦级集成式制氢产品顺利通过鉴定,交付“吉林长春中韩示范区可再生能源制氢加氢一体化项目”绿氢示范项目。
2023年3月,大安吉电绿氢能源有限公司拟与长春绿动签订大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目10000Nm³/h PEM 制氢设备供货合同。该合同的签订,意味着该项目是目前国内最大的PEM制氢项目。
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2023-07-11 08:51:48