据能源圈了解到，当下投建投产的绿氢项目，考虑到经济性、可靠性及规模化发展需求，选择的制氢路线正逐步从单一路线向组合路线转变。

 

作为应对气候变化、推动能源转型的重要载体，绿氢在化工、钢铁、交通、发电四大领域的应用发展潜力巨大。目前，电解水制取绿氢的技术主要有四种：碱性水电解(ALK)、质子交换膜水电解(PEM)、阴离子交换膜电解(AEM)和固体氧化物水电解(SOEC)。当下投建投产的绿氢项目，考虑到经济性、可靠性及规模化发展需求，选择的制氢路线正逐步从单一路线向组合路线转变。

碱性水电解占主导

根据中国氢能联盟发布的《低碳氢、清洁氢与可再生氢的标准与评价》，氢气一般分为低碳氢、清洁氢与可再生氢，俗称灰氢、蓝氢和绿氢。绿氢指利用风电、太阳能等可再生能源，通过电解的方式制取的氢，制氢过程完全没有碳排放。“和其他制氢路线相比，电解水制氢的最大优势在于能生产绿氢。”重塑斑斓氢能项目负责人沈炯接受《中国能源报》记者采访时表示。

由于碱性电解水制氢具有很长的发展历史，技术成熟度高且成本低，目前成为主流电解水制氢路线，在市场上占据主导地位。

据悉，国内早期的大型绿氢项目，基本上只安装碱性电解槽。比如，我国首个万吨级光伏绿氢示范项目——中石化新疆库车绿氢示范项目，一期采招13组每组4台单机产氢量1000标立方/小时的碱性电解槽，配套气液分离和氢气纯化等设备。

“未来10年—20年，碱性水电解还会占据统治地位。”新南威尔士大学终身教授卢讯宇预测。

不过，有行业人士透露，虽然碱性电解槽目前上量很大，但没有完全达到实现风光氢储的目的。绿氢项目“飙升”给电解槽领域带来了过旺的“虚火”，在实际运行中，电解槽及核心部件还需要在可靠性和稳定性上下功夫。由于碱性电解槽不能适应风光电力较大的波动，启动、响应都很慢。随着碱性电解槽上量，如何拓宽电解槽运行负荷波动范围，这一行业共性难题逐渐显露出来。未来，碱性电解槽还需再针对实际工况持续改进。

多种技术路线组合制备

鉴于碱性电解水制氢自身存在的局限性，再加上PEM、AEM、SOEC三种制氢方式的独特优势，绿氢项目在选择制氢路线时并不是“非此即彼”。从已通过审批及正在招标的大型绿氢项目看，一种集合碱性电解槽制氢和PEM制氢优势的“ALK+PEM”制氢方式在行业悄然诞生。

今年1月，由国华投资(氢能公司)牵头申报的国家重点研发计划“氢能技术”1.1专项“十兆瓦级碱性—PEM混合制氢系统关键技术与示范”正式收到科技部立项批复文件，进入实施环节。

此前，内蒙古华电包头市达茂旗20万千瓦新能源制氢示范工程顺利产氢并完成充装。该项目是内蒙古自治区首批大规模可再生能源制绿氢示范项目之一。项目每年将产绿氢7800吨，电解水制氢12000标立方/小时，实现100%清洁电力制氢。其中，制氢设备采用11套1000标立方/小时的碱性电解槽制氢设备和5套200标立方/小时的PEM制氢设备，氢气纯度超过99.999%。

国内采用“ALK+PEM”组合电解槽进行制氢的大型绿氢项目中，除内蒙古华电达茂旗20万千瓦绿氢示范项目，还有国电投大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目、中能建松原氢能产业园(绿色氢氨醇一体化)项目、中国石油玉门油田可再生能源制氢示范项目。

值得注意的是，国内绿氢项目的制氢装备中已经出现“PEM+AEM”组合。山东东岳研究院有限公司承担的“氢进万家”重点工程——氢能关键技术集成及示范园区项目，采用100标立方/小时PEM制氢设施和100标立方/小时AEM制氢设施。据悉，翌晶氢能目前正在推进的几个绿氢项目的制氢站将采用“ALK+SOEC”设计。

有行业人士预测，未来一段时期内，还会有不少绿氢项目采用多种制氢装备组合的制氢方式。

关注新突破与颠覆性技术

氢能被誉为“21世纪的终极能源”，是一种公认的清洁能源，破解制氢技术难题方能推动氢能产业发展。除成熟度最高的ALK外，PEM、AEM、SOEC制氢装备的突破，还需要在绿氢项目得到应用和验证。

3月20日，中国石化氢能技术重大科技项目——国内百千瓦级SOEC电解水制氢项目开工。该项目施工预期30天，试验周期60天，以高纯氢气安全生产和高效生产为目标，针对百千万级SOEC电解水制氢系统在高温、高湿、涉氢、富氧及微正压环境下稳定运行、健康管控和低能耗展开攻关，提高电堆和材料的运行稳定性。

中石化石油与化工科学研究院高级专家万年坊表示，尽管电解水制氢技术具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力，但在实际应用过程中仍面临一些挑战：电解水制氢能耗仍然较高，如何降低能耗、提高效率是技术发展的重要方向;电解水制氢设备的制造成本和维护成本也相对较高，限制了其在大规模应用中的推广;电解水制氢过程中产生的氧气如何有效利用也是需考虑的问题。

此外，行业人士还呼吁对颠覆性制氢技术进行政策支持。北京理工大学博士研究生胡一鸣、中国国际经济交流中心研究员梁云凤在联合撰写的文章中提到，可再生能源电解制氢仍然是两步法，都需要通过电解水制氢，使得设备投入和运营成本大大增高。等离激元光合制氢是利用太阳光能或工业废热，一步将水分解转化为氢气，大大降低了制氢成本。目前，世界科学界对于等离激元技术及其应用已展开相关系列研究，并取得一定创新成果。