進(jìn)口制氫膜成本是多少

來源: 發(fā)布時間:2023-03-15

氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個風(fēng)口。質(zhì)子交換膜電解水作為氫燃料電池中心部件,其質(zhì)量好壞直接影響電池的使用壽命。從價值量看,氫能源燃料電池中成本占比較高的自然是燃料電池電堆,其次是儲氣瓶,而在燃料電池堆中,有個關(guān)鍵材料,那就是質(zhì)子交換膜電解水,且成本占到了28%,從整體看,質(zhì)子交換膜電解水成本約占燃料電池總成本的4.08%,幾乎決定了燃料電池的成本。氫健康質(zhì)子交換膜電解水上游主要包括基礎(chǔ)材料和過程材料兩個部分:基礎(chǔ)材料即螢石,利用上游原材料制備可用于后續(xù)加工的各類全氟、非全氟以及特種樹脂。下游應(yīng)用方面,質(zhì)子交換膜電解水可普遍應(yīng)用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域。CCS法將催化劑活性組分直接涂覆在氣體擴(kuò)散層,而CCM法則將催化劑活性組分直接涂覆在質(zhì)子交換膜兩側(cè)。進(jìn)口制氫膜成本是多少

2020年9月,在第七十五屆大會一般性辯論上,氫健康中國提出力爭2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。在實現(xiàn)目標(biāo)的過程中,氫能的應(yīng)用除了可以減少碳排放、助力碳達(dá)峰,還可以通過氫與二氧化碳反應(yīng)制成有機(jī)化學(xué)品,實現(xiàn)碳中和。氫能在能源供給側(cè)和消費(fèi)終端轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。在能源供給側(cè),氫能可以消納可再生能源電力,實現(xiàn)能量在時間上的存儲和空間上的轉(zhuǎn)移。相對于其他儲能方式,氫能具備規(guī)模優(yōu)勢;在能源消費(fèi)終端,氫能可以實現(xiàn)零排放、零污染,減少碳排放。上海電解制氫膜電解水借助先進(jìn)表征技術(shù)發(fā)展在揭示酸介質(zhì)中動態(tài)OER的復(fù)雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成就。

雖然Ir陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大,但若未來PEM水電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及,其需求量會大幅度上升。目前,全世界Ir產(chǎn)量少于9t/a,因此在PEM水電解技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用后,陽極催化劑的成本占比會逐漸提升。氫健康Ir資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術(shù)的未來發(fā)展,成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn),國外機(jī)構(gòu)對此進(jìn)行了相關(guān)研究預(yù)測。按照目前用量水平來計算,膜電極上的Ir用量為2mg/cm2,而膜電極典型運(yùn)行參數(shù)為4W?cm2,因而1GW級PEM電解槽的Ir用量為500kg。

與堿性水電解制氫相比,PEM水電解制氫工作電流密度更高(?1A/cm2),總體效率更高(74%~87%),氫氣體積分?jǐn)?shù)更高(>99.99%),產(chǎn)氣壓力更高(3~4MPa),動態(tài)響應(yīng)速度更快,能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動性,被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術(shù)。目前PEM水電解制氫技術(shù)已在加氫站現(xiàn)場制氫、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫、儲能等領(lǐng)域得到示范應(yīng)用并逐步推廣。過去5年電解槽成本已下降了40%,但是投資和運(yùn)行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關(guān)。氫健康為此降低催化劑與電解槽的材料成本,特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率和壽命,是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化,陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ,陽極材料選用鈣鈦礦氧化物。

在技術(shù)層面,電解水制氫主要分為AWE、PEM水電解,固體聚合物陰離子交換膜(AEM)水電解、固體氧化物(SOE)水電解。其中,AWE是較早工業(yè)化的水電解技術(shù),已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗,較為成熟;PEM電解水技術(shù)近年來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速,SOE水電解技術(shù)處于初步示范階段,而AEM水電解研究剛起步。氫健康從時間尺度上看,AWE技術(shù)在解決近期可再生能源的消納方面易于快速部署和應(yīng)用;但從技術(shù)角度看,PEM電解水技術(shù)的電流密度高、電解槽體積小、運(yùn)行靈活、利于快速變載,與風(fēng)電、光伏(發(fā)電的波動性和隨機(jī)性較大)具有良好的匹配性。隨著PEM電解槽的推廣應(yīng)用,其成本有望快速下降,必然是未來5~10a的發(fā)展趨勢。SOE、AEM水電解的發(fā)展則取決于相關(guān)材料技術(shù)的突破情況。通常陽極反應(yīng)過電勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰極反應(yīng)過電勢。河北離子交換膜產(chǎn)業(yè)鏈

雖然陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大,但若電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及,其需求量會大幅度上升。進(jìn)口制氫膜成本是多少

在電解水膜,質(zhì)子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產(chǎn)品等領(lǐng)域內(nèi),已出現(xiàn)多種企業(yè)創(chuàng)新模式,正在重塑新能源行業(yè)的商業(yè)模式,推動新能源市場開放和產(chǎn)業(yè)升級,形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。到2040年,世界貿(mào)易經(jīng)濟(jì)將在2015年的基礎(chǔ)上翻一番,達(dá)到100萬億到130萬億美元,而人口也將達(dá)到90億左右。然而未來能源需求增長和經(jīng)濟(jì)增長幅度并不是完全趨同。各家展望表示,從現(xiàn)在到2040年世界能源需求增長在25%到35%之間。電解水膜,質(zhì)子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)已成為推動全球許多地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力,也成為新一輪國際競爭的制高點(diǎn)。當(dāng)下,我國的新能源產(chǎn)業(yè)正面臨全球能源改進(jìn)和能源轉(zhuǎn)型加速;國際新能源產(chǎn)業(yè)分工逐步深化。隨著中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的加速、全球能源供需格局的變化,能源行業(yè)出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。未來能源行業(yè)將面臨的主要變化包括:對低碳清潔能源需求量上升,創(chuàng)新技術(shù)加速涌入能源行業(yè),中國能源行業(yè)全球化發(fā)展加深。進(jìn)口制氫膜成本是多少

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