電解槽在制氫產(chǎn)業(yè)鏈價值分布中的重要性

發(fā)布時間：

2023-03-21

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要分為制氫、儲運氫和用氫，其中制氫和儲運氫為產(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)生電化學反應，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。

電解槽是電解水制氫設備中重要一環(huán)。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要分為制氫、儲運氫和用氫，其中制氫和儲運氫為產(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)生電化學反應，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。

 

電解水制氫成本主要由電力成本和設備成本構成。

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備成本構成，其中電費占電解水制氫總成本的 70%以上，設備成本占比約為 14%。堿性、PEM 電解水制氫耗電量為 1 標方氫氣 5 度電左右，則單槽產(chǎn)量 1000 標方電解槽設備 1 小時耗電量為 5000 度電，電價成本為電解水制氫成本關鍵。

 

電解水制氫設備主要由電氣設備、電解槽、氣液分離&干燥純化系統(tǒng)構成。

全套的電解水制氫設備主要由電氣設備（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)（補水、電控、熱處理等）構成。其中，電氣設備為電解槽主體提供電源，同時控制/調節(jié)裝置壓力；電解槽為電解水制氫設備主體，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行分離，同時進行干燥&提純處理，產(chǎn)出高純度氫氣成品；其他設備包括補水裝置等，電解過程需消耗大量的水。

 

電解槽占比設備成本 50%以上，且成本占比隨著設備功率提升而增加。

目前主流電解水制氫方案（堿性電解槽、PEM）來看，電解槽仍為設備成本中占比最大的部分，且成本占比隨著設備功率提升而增加。考慮到各項電解槽技術仍在發(fā)展中、未來設備成本及運維尚有下降空間。據(jù) Oxfordenergy 數(shù)據(jù)稱，電解槽成本占比整體設備約 50%，電力設備、氣液分離&干燥純化設備成本占比約 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。
? 單槽設備大型化：目前市場主流設備容量以 1000 標方為主（即單臺設備 1 小時生產(chǎn) 1000 標方氫氣，1 公斤=11.2 標方，1000 標方約合 90 公斤），各廠商均致力于提升單槽產(chǎn)氫量從而擴產(chǎn)增收。

提升單槽產(chǎn)能可主要通過

  1. 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、影響設備氣密性等問題；
  2. 提升設備電流密度從而提高產(chǎn)氫量，但對設備工藝提出更高要求，例如需采用內阻更小的隔膜，使得設備電流密度提升同時維持能耗，減少投資成本。


? 高效率：提升設備轉化效率意味著同樣能耗水平產(chǎn)出更多氫氣。現(xiàn)階段堿性電解槽轉化效率較低，SOEC（固體氧化物電解槽）高溫下轉化率理論值可達 100%，但材料劣化率高，平衡設備生命周期和轉化效率后，性價比低于堿性電解槽。提升轉化效率核心在于減少設備直流電耗，行業(yè)普遍直流電耗水平約 4.7-5.0，頭部企業(yè)相對更優(yōu)；
? 智能化：現(xiàn)階段，電器設備及其他輔助設備主要調節(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張，疊加儲能規(guī)模高速增長，我們判斷設備智能化為一大發(fā)展方向，即由僅控制設備主體升級為控制設備主體、可再生能源及儲能系統(tǒng)等。