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圆满落幕!2023国际电解槽创新发展大会

时间: 2024-01-25 07:41:17

来源: 球彩直播网页版

   详细介绍

  本次大会以会议带展的形式,汇聚600余位电解水产业行业专家及业内人士,涵盖前沿研究、终端应用、生产制造和检测设备等领域。共有30余家展商参与展览展示,36位行业专家、学者、企业代表发表了主旨报告,详细探讨了电解水产业链技术与场景应用,解读全球发展形态趋势、核心部件与材料创新、技术发展趋势与投资机会。

  7月26日上午,2023国际电解槽创新发展大会真正开始,本次大会全程由中国石化石科院院专家,电解水制氢研究组组长米万良先生主持。

  在本次论坛的开场,由大会主办方氢能前沿总经理徐海洋先生发表了热情洋溢的致辞。他首先向出席会议的各位嘉宾表示诚挚的感谢,并对他们百忙之中能参加2023国际电解槽创新发展大会表示由衷的欢迎和感激。接着,徐海洋先生向大家介绍了本次大会的概况以及出席嘉宾。最后表达了对本次论坛成功召开的期望、祝福和支持。他希望能够通过这次论坛的交流和探讨,能够激发更多的创新思维,开拓更多的合作机遇,为电解水产业的未来发展贡献更多的科技力量。

  从全球融资情况去看,氢能和电解水制氢产业在2019和2020经历了加快速度进行发展,这期间,国外头部企业迅速吸引了大量的资本投入。融资方式主要以私募投资方式为主。虽然整理绿氢市场投资规模仍然在扩大,但行业的整体融资规模在2021年后略有下降,这可能反映了随着电解水制氢市场的进一步成熟,投资的人对行业热情有所降温,也可能是市场正在经历更深层次的调整,为越来越好的满足日渐增长的绿氢需求。

  从国内融资情况去看,中国的电解水制氢产业在2021和2022经历了显著的融资扩张,但在2022年两家企业的首次公开募股(IPO)遭遇阻碍后,一级市场对该行业的信心受到了严重打击。这可能会延续到2023上半年,影响整个行业的融资氛围。然而,尽管面临这些挑战,从行业整体发展的新趋势来看,预计该行业仍会持续发展并寻找新的融资机会,融资规模将不断增加。

  根据彭博新能源财经团队统计,截止到2022年底,全球电解槽产能已达到13.6GW,到2023年底,这一数字可能要翻三倍,达到42GW甚至更高。2023年中国电解槽生产设备利用率仅为20%左右,一些小的新进厂家利用率可能不到10%。而国外很多老牌企业如西门子,ITM等因为多种问题,导致产线拖延,无法及时出货,这就给中国电解槽企业的出口带来了新机遇。

  绿氢,因为是通过可再次生产的能源制取,而可再次生产的能源发电具有不稳定性质,因此如何将氢产能拉平,将在氢应用场景中成为最大关注点。

  有两个模式,一是加储能将新能源的出率拉平,以保证氢的产量稳定。二是加储氢,就像三峡一样,有很多个河流通到三峡库区,即使有些时间段降水量比较少,但是三峡库区整体出水量较为稳定。所以怎么把氢做的稳定。经过测算,储氢的经济效益比储电的经济效益好很多。

  降氢成本,除了降低电解槽能耗,还有几个路径可以发掘。一是高性能的隔膜,可以通过降低隔膜的电阻,提高隔膜的导电率,来降低能耗。二是开发高性能电极涂层,降低过电势,以降低能耗。三是改善电解槽的结构,比如流道设计。“我们现在产氢量的计算都是通过电流法,我们大家都认为它是百分百转换,但实际上在流道里面是有很多废的电流,它产生了氢和氧,但它并不能成为终端产品,也就是说对电解槽结构也需要做优化。”四是增加电解小室数,电解小室数增加,工作电压能够更好的降低,能耗也就降低。

  目前希倍优的电解槽小室由310片组成,未来将增加到360片,据测算,增加到360片后,电耗有望降低0.15度。

  绿氢产业加快速度进行发展,传统碱性电解槽产品不足以满足新需求,迫切地需要电解制氢实现技术突破。

  爱德曼超级碱性电解水制氢系统满足可再次生产的能源制氢所需的快速响应特性,同时具备传统ALK电解槽的低成本优势,从需求出发,探索电解制氢系统的新思路。

  谈及绿氢成本方面,卞铁铮详细的介绍了目前主流的碱性电解水制氢设备的性能情况。这些设备的直流电耗约为5kWh/Nm³,电费成本约占总成本的85%,因此其经济性受电价影响较大。随着可再次生产的能源的普及和应用,弃光率逐年上升,如何储存无法消纳的电量成为一个亟待解决的问题。在上述背景下,光伏制氢成为降氢成本的重要方法之一。通过利用弃光电量进行制氢可以轻松又有效地减少相关成本,为光伏产业提供更具吸引力的发展空间。目前天合元氢已经量产的天擎碱性水制氢设备的直流电耗可做到4.37kWh/Nm³,在同种类型的产品中处于领先地位。

  综合全球氢能现状、绿氢发展现状及成本以及绿氢下游应用的分析,卞铁铮总结道:“绿氢产业的前景价值值得期待,主要得益于可再次生产的能源电力成本的下降和碳市场的成熟。随着科学技术进步和市场竞争的推动,绿氢生产的成本不断降低,使得绿氢在能源市场中变得更具有竞争力。同时,全球对于减少碳排放的呼声不断高涨,碳市场的发展为绿氢提供了更多的支持和机遇。在这样的背景下,绿氢产业在全世界内正逐步展现出巨大的发展潜力。”

  中国碱水电解槽内卷严重,目前国内已有近50余家厂商生产碱式电解槽,其中公布规模达1000Nm3/h及以上电解槽也已有数十家,新的玩家还在进场。

  联盟与协会的作用:1)集思广益;2)成套出口:光伏+绿氢;3)整体参展、扩大宣传。

  迪诺拉作为全球绿氢行业的领导者,在碱性水电解制氢技术方面已达到了全球领先水平,在电极和电池领域也拥有100年的技术经验。集团CEO Paolo Dellachà先生曾表示,迪诺拉在电化学方面拥有久经考验的项目经验与前沿技术,是促进全球绿色氢能经济发展的有利因素。

  近年来,迪诺拉公司最大限度地提高了AWE的工作电流密度(CD),降低了总体功耗,同时保证了较低的总体资本支出投资。

  迪诺拉与McPhy和蒂森克虏伯Nucera等供应商与知名客户基于大型和小型工厂建立了合作伙伴关系,这些工厂将使世界受益,并使氢经济成为现实。

  未来,迪诺拉将与众多合作伙伴一起,以高质量项目助推氢能产业加快速度进行发展,为社会向着完全清洁能源转型提供源源动能。

  随着全球能源转型加速,各国政策均在推动氢能的发展。本次演讲将着力于从法律角度探讨电解槽进出口的合规和投资并购,着重关注在全世界内各国对于进出口电解槽不同的规定和要求,以及在电解槽相关项目的投资并购中需要注意的法律问题。我们的目标是带给与会者电解槽行业最新的合规政策和投资并购法律问题,帮企业规避投资风险,理清电解槽进出口的思路。

  可再次生产的能源制氢是唯一能实现全周期零碳排放的制氢方式,“绿电+绿氢” 可有效克服可再生能源间歇性、储存性问题。当前主流技术是采用电解水制氢,即将弃风、弃光能源所发电力接入电解槽电解制氢,并通过储氢罐等设备存储为后续氢燃料电池发电做备用,有助于解决新能源消纳问题,保障电力系统的安全稳定运行。

  一般1000Nm3/h碱性水电解槽运行电流密度小于3000A/㎡@2.0V,电极常规使用的寿命没有到达预期,常存在脱落、电流密度衰减、碱液变色,流道堵塞等问题。

  保时来新材料科技(苏州)有限公司目前已量产雷尼镍电极1-4代产品,储备了四代高性能电极技术,同时在研七代领先的电极技术。系列新产品可在3000-6000A/m2@2.0V@80℃条件下稳定使用,并突破了8000A/m2@2.0V@80℃条件下催化剂涂层脱落的行业难点问题。

  公司已向众多国内氢能源有突出贡献的公司交付了高质量、高品质电极网产品并与头部企业和知名科研院所开展紧密的科研合作。目前公司碱性水制氢电解槽电极产品是国内唯一通过欧盟DEKRA认证的制氢电极产品。高性能、高品质是保时来一贯的追求目标,为用户更好的提供全面、可靠的电极产品解决方案,促进氢能行业有序健康发展,是公司不断开拓研发的方向。

  现在谈到比较多的是3种电解槽,包括碱性槽、PEM槽和固体氧化物电解槽。SOEC电解槽工作时候的温度在650-1000C,在技术上有挑战,投资所需成本也高,还没有商业化。碱性电解槽和PEM电解槽相比较:碱性槽在效率、常规使用的寿命和成本上具有优势;PEM槽在操作压力、负载范围、占地具有优势。与可再次生产的能源耦合时,PEM的负载范围宽,具有更加好的灵活性。但PEM投资所需成本高,按投资成本下限看,今天是碱性槽的2倍,10年后为1.5倍,长期看两种电解槽成本是持平的。考虑到成本和可靠性等因素,大规模制氢在中国仍会在一段时间内选用碱性电解槽。

  电解槽市场近几年迅猛发展,未来面临的是一个万亿的市场规模,巨大的市场必将驱动技术创新。未来,同质化的产品必将被差异化的产品所替代。

  电极作为电解槽系统最核心的部件,直接决定着电解槽性能的高低。莒纳科技首条碱液电极中试产线月正式投产,用来生产旗下JA系列碱液电极,该系列新产品具有高电流密度、低能耗的特性,电流密度最高可达11900 A/m2,产氢效率提升至 3倍,能耗降低超 10%,解决了碱液制氢相对运营成本过高的问题。

  目前,公司 “阴极低铂、阳极低铱〞的质子交换膜膜电极 (PEM CCM) 已由第三方权威机构完成样品测试,基于催化剂材料微观结构改进和工艺创新,大幅度降低催化层贵金属载量,在保证高性能的情况下,成本有望下降 30%,预计于年底正式投产。未来,公司还将推出新一代的阴离子膜 (AEM)膜电极产品,希望与电解槽厂商一同,推动制氢环节的降本增效,助力绿氢制备产业的大规模商业化进程。

  直流电源是电解制氢的重要一环。直流电源需要向电极施加适当的电压和电流,以确保电解水制氢的过程尽可能高效,并且要确保其稳定性以避免不必要的问题。

  湖南科瑞变流电气股份有限公司,始创于1998年,位于湖南省株洲(国家)高新技术开发区。公司长期专注于大功率整流系统的研发、设计、制造与服务,是集科研、设计、生产、国际贸易为一体的高端设备制造与服务的科技型企业,是国家高新技术企业、国家级专精特新“小巨人”企业,拥有湖南省大功率整流系统工程技术探讨研究中心。

  公司产品大范围的应用在国内外化工,如氯碱、造纸、炭素等行业;冶金,如电解铝、锌、镁、铅、海绵钛、钢铁等行业;此外,还有能源、制氢、交通、石油、矿山、军工、科研等领域。助力“双碳”,已为中石化新星新疆库车绿氢示范项目提供先进的大功率直流电源。

  (1)优化隔膜技术,提高隔膜的亲水性,降低隔膜的面电阻电阻,以此来降低能耗;

  (3)优化电极及极板结构技术,降低接触电阻,提高电解槽内部温度场及流场的均匀性,以此来降低能耗;

  盈锐科技推出的高性能催化电极已广泛商用于多家头部电解槽企业,其稳定运行性能如下:

  盈锐科技技术骨干是长期从事先进材料研究研发和生产、热喷涂工艺处理和涂层设计的资深高级技术人才,特别是在半导体蚀刻、航空发动机热障涂层、燃气轮机热障涂层等领域做出了巨大贡献,解决了“卡脖子”问题。

  随着高性能催化电极的问世,将极大的降低电解槽制氢系统能耗,为大规模、低成本、工业化制氢奠定坚实基础,其经营成本将大幅度降低。

  开发了一种新型光电耦合双源激发裂解水产氢的绿氢技术。在“太阳光(免费)+电能”光电耦合双源同步激发阴极催化剂的产氢模式下,获得了比传统碱性电解槽高30%的电解水产氢转化率,达到90%以上的电解水效率;同时具有低成本的优势。有利于促进绿氢技术进入市场。

  团队开发的稳定的碱性膜,让碱性电解槽达到秒级响应,可与质子交换膜 电解槽的响应时间媲美,并明显提高了电流密度。其研究成果克服了传统碱性电解槽 的缺点,兼具传统碱性电解槽的低成本、高稳定性和质子交换膜电解槽的大电流、快响应的优势,解决了波动性可再次生产的能源大规模离网绿氢制备难题。陶教授团队研制的新型低价高效合成氨催化剂,让小型绿氨的合成塔具备随时开关的功能,响应时间从传统的几天降为一小时内,开启了可再生能源小规模分散即时绿氨生产模式。上述最新成果用于碱性电解槽的致密稳定的碱性膜技术和高效稳定合成氨催化剂 技术已申请国际专利(包括中国专利)

  从理论上阐述碱性高温电解水制氢技术节能的基础原理,分析了在100-200℃高温条件下 电解槽电极、隔膜、垫片等部件以及电解槽内部流场面临的问题,并且提出了处理方法。碱性高温电解水技术能大大减小电解槽体积,相比传统碱性电解槽电流密度提高4-5倍以上,能耗减低15-20%。该技术是电解水制氢领域颠覆性的创新成果,一旦应用将大大推动该行业的技术发展进步。

  在碱性电解槽技术专场的圆桌讨论上,英国氢能与其它燃料研究中心副主任陶善文先生;天津市大陆制氢设备有限公司总工程师,联合创始人许卫先生;清华大学核能与新能源技术研究院博士生导师,教授,毛宗强先生;苏州希倍优氢能源科技有限公司研发总监崔童先生;北京化工大学教授、博士生导师周俊波先生受邀参与了此次圆桌论坛——

  中国石化石科院院专家,电解水制氢研究组组长,硕导米万良先生为本次圆桌论坛的主持人。

  各位嘉宾围绕碱性电解槽发展现状,技术发展趋势,瓶颈问题以及发展机遇等议题展开了讨论。

  氢能企业上市多以科创板、创业板为目标板块。各板块错位竞争,明确差异化定位和发展,推动形成各有侧重,相互互补的多层次长期资金市场体系,扩大延伸了长期资金市场的覆盖面和纵深度,充分的发挥长期资金市场枢纽作用,为高水平质量的发展提供强劲动力。

  1、成本占系统比重较大:制氢电源成本约为系统的三分之一,对制氢系统效率影响巨大。

  2、自身转换效率的影响:从电源控制最优化电解槽效率,1000标方每小时的电解槽,效率每提升1%,按0.29元/度的光伏电价,每年节约12万元。

  3、制氢电源对系统可靠性和可用性影响巨大:为电解槽提供能源,系统可靠性模型为串联模型上的关键节点

  福瑞电气FRDCS系列和FRDEA系列是内置隔离变压器的电解制氢电源产品,可运行于恒压、恒流及恒功率模式。其采用SiC模块技术,极大地提升了系统效率、提高功率密度,从而减小产品体积,可用于并网制氢电解槽电源。

  报告围绕公司简介、AEM技术来源、AEM隔膜进展、AEM电解槽设计开发等方面深入阐述了亿纬氢能的研发实力和在AEM方面取得的最新进展。在阴离子交换膜(AEM)方面,亿纬氢能是国内唯一一家集阴离子交换膜(AEM)研发、量产和销售为一体的科创型公司。在电解槽开发进展方面,已正式向市场推出第二代10kW AEM制氢电解槽,赢得了各参会企业的广泛关注。

  AEM电解水制氢技术是一种新型的水解制氢技术,具有高效、低成本等特点,因此非常关注。未来,随着能源转型和氢能产业的发展,AEM电解水制氢技术将慢慢的变成为氢能产业的重要组成部分,AEM电解水制氢技术将成为氢能产业的重要组成部分,为能源转型和低碳发展贡献力量。

  AEM电解水技术是目前较为前沿的制氢技术之一,全世界只有极少数公司在尝试将其商业化,AEM电解水制氢技术结合了ALK的经济性和PEM的高响应能力技术优,AEM电解水制氢技术为下一代绿氢制造技术。

  在风光发电不足的情况下,只运行一小部分电解槽,晶闸管整流系统没办法形成更多脉波整流。因此单台电解槽采用24脉波晶闸管整流,即使只有一台整流器在最低负荷率运行时,谐波也能达标;而在多台电解槽之间组成48脉、96脉波,运行台数越多,谐波抵消效果越好。

  在电价≥0.2元/kWh、系统成本10000元/kW时,SOEC即体现出高效率带来的LCOH成本的降低,是三种电解技术路线中成本最低的方案。当电价=0.1元/kWh时,SOEC成本降至5000元/kW,SOEC系统的 LCOH成本最优。当前SOEC尚未进入商业化,系统成本高于50000元/kW,限制了SOEC的应用,未来随着产业链的完善,SOEC的系统成本将大幅下降。

  ●突破性的 AEM 作为制氢分离膜相比PEM膜或传统AWE膜都具有着性能和成本的巨大优势

  ● 与PEM的酸化环境不同,在碱性环境使用非贵金属,就可以实现低成本的制氢

  PEM电解水制氢有望成为”绿电+绿氢”生产模式的主流发展的新趋势。PEM技术,是唯一能满足欧盟技术指标的可再次生产的能源电解水制氢方式。可再次生产的能源制氢产业处于产业导入初期,随着PEM电解槽 技术的迭代、系统运行时间的增加、电力成本的降低将推动 可再次生产的能源制氢成本与化石能源制氢成本相当。

  PEM电解系统目前成本远高于碱性电解系统,这是由于PEM电解技术处于起步阶段。

  PEM降本空间巨大,降本目标的实现可行性非常高,是因为降本的路线清晰而确定。

  如果单从制氢系统的成本上来考虑,能够准确的看出PEM两个具有优势的应用场景:MW级及以下,对集成空间要求高,氢气纯度要求高的场景;50MW级以上的规模应用场景。

  与碱性电解槽相比,PEM制氢通过运行成本的降低,弥补了初期设备投资大的问题。而且PEM制氢设备残值远高于碱性,某些特定的程度上降低了投资所需成本。目前市场上PEM设备的价格是碱性的4-6倍,当PEM设备价格降到碱性电解设备的3倍时,以电价0.145元每度,氢气售价1.55元每标方,基于2000方的制氢设备来测算,运行时间到3-4年时候,PEM设备与碱性设备将具备竞争力。

  随着PEM制氢电解槽向更大标方、节能降本方向不断突破,持续倒逼制氢关键材料技术与工艺的变革。作为制氢电解槽核心部件之一,CCM单片尺寸需求大幅度增加,使得制备难度呈阶梯式提升。如何自主研发表面状态、组分及性能一致性良好的大尺寸PEM电解水制氢膜电极,形成批量生产工艺,同时兼顾降本增效,成为氢能制取领域亟待解决的难题。

  与AEM制氢相比,PEM水电解制氢工作电流密度更高(˃1 A/cm2),总体效率更高(74%~87%),氢气体积分数更高(99.99%),产气压力更高(3~4 MPa),动态响应速度更快,能适应可再次生产的能源发电的波动性,被认为是极具发展前途的水电解制氢技术。目前PEM水电解制氢技术已在加氢站现场制氢、风电等可再次生产的能源电解水制氢、储能等领域得到示范应用并逐步推广。

  双碳目标下,氢作为降碳脱碳最适合的能源载体,将通过与大规模可再次生产的能源的耦合实现绿色制取,以零碳排放、高燃值、长时储能、可跨季节地区转移等优势,在未来能源结构中占了重要地位,并将大范围的应用于各种领域!

  氢能符合国家重大需求,基于可再次生产的能源的电解制氢是未来氢能产业的重要发展趋势!PEM电解水增加市场渗透率的重点是“降本增效”!国内PEM电解槽企业起家晚,规模小,技术积累较为薄弱。随着绿氢的需求逐步攀升,PEM制氢项目实现了加速增长。

  催化剂、膜电极、多孔传输层、双极板等共同决定电解槽能耗和技术水平。阳极端强腐蚀性环境对材料本身性能提出了更高的要求!发展高性能、低成本、国产化阳极关键材料及部件至关重要。

  亿华通PEM电解制氢研发——沿循剥洋葱开发思路,沿循“整车动力系统→发动机→电堆→双极板&膜电极”的“剥洋葱”技术路线,层层深入、逐环解耦。对电解槽、纯化、循环水以及电控系统等各子系统之间的技术参数进行分解与设计,完成水电解系统的电解槽及附件系统选型。

  在PEM电解槽技术专场的圆桌讨论上,淳华氢能源科技(湖南)有限公司 董事长谢曙先生;安徽枡水新能源科技有限公司CTO,联合创始人刘俊先生;广东卡沃罗氢科技有限公司首席技术官侯国艳女士;北京中电丰业技术开发有限公司创始人董事长王德军先生;西门子能源,新能源事业部市场及销售总监胡大麟先生;受邀参与了此次圆桌论坛——

  中国石化石科院院专家,电解水制氢研究组组长,硕导米万良先生为本次圆桌论坛的主持人。

  各位嘉宾围绕PEM电解槽发展现状,技术发展趋势,瓶颈问题以及发展机遇等议题展开了讨论。

  至此,“2023国际电解槽创新发展大会”圆满结束。感谢以下单位对本次大会的全力支持。