? 文|光伏頭條

氫能被認為是解決能源領域碳排放問題的重要能源類型，不僅如此，將氫能應用于冶金、發電等領域將會給整個工業和社會帶來一場綠色能源革命。國際能源署數據顯示：要實現氣候目標，每年需要2.2億噸氫，這些氫要從何而來？

灰氫肯定首先被排除了，因為一公斤氫產生10公斤二氧化碳，藍氫因為CCUS技術限制，也不屬于目標范圍，最低碳環保的綠氫被選中。（制1公斤氫產10公斤二氧化碳！揭秘氫能背后的發展困局！）

當氫能與可再生能源結合時，電解槽被認為是產生綠色氫的關鍵技術。因為該過程將水轉化為氫和氧分子，不僅為創造清潔能源載體提供了基礎，還為氧提供了基礎，而氧又可用于許多其他目的，如醫療領域、加工領域等。當人們欣喜若狂發現，電解槽制綠氫的發展之路的時候，有人又突然提出一個問題——我們做了足夠的工作來支持綠氫的生產了么？

電解槽發展速度有點慢

電解槽是制綠氫的重要設備，其產能將直接影響綠氫發展速度，但從現有數據看，世界范圍內的電解槽裝機量依然少得可憐，如果不進行大規模擴產和技術革新，想要通過制造綠氫減少能源領域的二氧化碳排放就是一句空談。

根據國際能源署氫項目數據顯示：全球氫需求到2030年裝機容量將達到54GW。那么我們制造綠氫的重要的電解槽的產能又怎樣呢？

Rystad Energy的最新研究顯示，2020年全年新增產能只有0.04GW，2021年，隨著各國對于氫能產業的大力扶持，新增電解槽的裝機只有0.8GW。根據業內人士測算，目前電解槽產能，年產氫量約為12.96萬噸，如果按每年2.2億噸的氫能需求中有一半兒用電解槽制綠氫，大約電解槽的裝機也需要1千萬吉瓦。以2020年和2021年電解槽19倍的增速看，未來實現目標依然是非常難的。

根據國際能源署的氫項目數據庫資料顯示：到2030年，全球安裝的電解槽容量將達到54GW。距離實現目標還有不到八年的時間，電解槽的產能能否追上預期目標，很難說。

很明顯，當前電解槽的產能是不足以支持綠氫發展的遠大目標規模的。氫氣產量需要增加，生產技術的規模也需要同步提高，以確保滿足脫碳社會所需的數量，并創造規模化氫氣市場。

但不得不說，其中困難重重。

成本這一關怎么過

電解技術規模化的最大障礙之一是制造PEM和AEM電解槽的成本。這些技術主要需要稀有、昂貴的常常用作首飾的金屬鉑和銥來制造催化劑，這種貴金屬已經成為電解槽成本成本高企的瓶頸。根據一份摘錄國際氫能雜志，銥（Ir）是地球上最稀缺的元素之一，在地殼中的含量很低，僅為百萬分之0.000003(ppm)。只有南非、俄羅斯、美國、津巴布韋和加拿大這些國家有一些資源。

與銥非常相似，鉑同樣是電解系統運行所需的稀有且昂貴的資源。“由于這些關鍵材料的高度集中的地理分布，缺乏有效的替代品，以及一些生產國的政治不穩定，這導致了大規模實施這些技術的資源可用性問題。”這可能會給未來的氫工業帶來重大障礙，因為許多燃料電池和電解系統需要鉑來運行。

不過事無絕對，因為催化劑并不參與反應，制氫過程中，這些貴金屬是可以回收再利用的，而且隨著未來幾年內內燃機的禁用，這里的鉑可以回收，隨著鉑需求和庫存在未來幾十年內繼續增加，鉑廢料預計將讓電解槽的成本有下降的可能性。

但這種降本的速度不足以支撐電解槽制造商走向真正的規模化和低成本運營。

因此必須研究和開發可用于電解槽的新的廉價材料。如果不這樣做，電解槽制造將繼續保持高價產品，并可能因為這些過高的價格而失去潛在的項目和客戶。

國際能源網/氫能匯（微信公眾號：h2-2005）獲悉，日本京都大學一個研究團隊日前將金、銀、鉑等8種貴金屬“在原子水平”上均勻混合，制成合金。研究人員混合等量的8種貴金屬離子溶液，倒入200攝氏度的還原劑中，制成合金。這8種貴金屬是金、銀、鉑、鈀、銠、銥、釕、鋨。

研究團隊說，只要資金到位，可用這種技術大批量生產合金。研究人員說，8種貴金屬制成的合金可用作氫燃料電池的催化劑，催化活性比鉑催化劑高10倍。

雖然合金依然比較貴，但其效率提高10倍，也就意味著可以讓成本同步降低，雖然不一定能有10倍那么多，但總歸讓人們看到了一絲希望。

巧婦難為“無水”制氫

綠氫也就是電解水制氫，關鍵的材料是水，從選擇電解水制氫開始，人們首先要考慮水從哪里來？

國際能源網/氫能匯（h2-2005）獲悉，我們的目標是到2040年每年生產約3000萬噸氫氣，每年需要620立方米的純凈水。隨著未來幾年人口的增長，水的供應可能會成為一個問題的源頭，人們的生活用水都不知道能不能保障，如何將其用于制氫？而且以我們國家的慣例，民用水價格一定低于工業用水價格，當水資源稀缺的時候，工業用水價格可能隨之大幅上漲，最終也將導致綠氫價格居高不下。

但從目前我國計劃生產綠氫的地區大多位于西北部少雨干旱的區域，雖然當地可再生能源發電資源很好，但最終可能會卡在缺水的難題上，如果從東南沿海引入水資源的成本可能更高，因此需要考慮是否將綠氫工廠建在水資源更為豐富，經濟也更發達的東南沿海地區，最好是在西南水資源豐富的地區，以特高壓傳送電力，應該更為經濟。

還有專家認為，需要考慮利用海水解決電解水制氫的水源問題。建議需要建立一個額外的海水淡化市場來生產這些項目所需的大部分用水。

在重重難題之下，當前電解槽廠商首先要注意的問題是怎樣提高電解槽的產氫量，只有產氫量擴大，成本才能隨之降低和優化。最近幾個月，隆基氫能、陽光電源、DNV、斯莫爾特克和太陽等公司也在努力創造更高效的電解系統，這可能會成為通過電解擴大綠色氫氣生產規模的關鍵推動因素。

綜上所述，實現綠氫發展目標也并不是一件遙不可及的事，國際能源網/氫能匯（h2-2005）認為，通過世界各國電解槽生產商、催化劑公司的不懈努力，綠氫的成本一定會降下來。有研究報告預測，2030年，綠氫成本或將與灰氫持平。

來源：國際能源網/氫能匯