电解槽在制氢产业链价值分布中的重要性
发布时间：
2023-03-21
51菠菜网链主要分为制氢、储运氢和用氢，其中制氢和储运氢为产业链重要一环，制氢为上游环节。电解槽是电解水制氢设备中重要一环。电解水制氢的工作原理为，水分子通电后发生电化学反应，分离出组成水分子的氢和氧。相较于其他制氢方法，电解水制氢具有氢气纯度高、零碳排放等优势。
电解槽是电解水制氢设备中重要一环。
51菠菜网链主要分为制氢、储运氢和用氢，其中制氢和储运氢为产业链重要一环，制氢为上游环节。电解槽是电解水制氢设备中重要一环。电解水制氢的工作原理为，水分子通电后发生电化学反应，分离出组成水分子的氢和氧。相较于其他制氢方法，电解水制氢具有氢气纯度高、零碳排放等优势。
电解水制氢成本主要由电力成本和设备成本构成。
据Oxfordenergy 提供数据了解，电解水制氢成本主要由电力成本和设备成本构成，其中电费占电解水制氢总成本的 70%以上，设备成本占比约为 14%。碱性、PEM 电解水制氢耗电量为 1 标方氢气 5 度电左右，则单槽产量 1000 标方电解槽设备 1 小时耗电量为 5000 度电，电价成本为电解水制氢成本关键。
电解水制氢设备主要由电气设备、电解槽、气液分离&干燥纯化系统构成。
全套的电解水制氢设备主要由电气设备（供电系统）、电解槽、气液分离&干燥纯化系统及其他辅助系统（补水、电控、热处理等）构成。其中，电气设备为电解槽主体提供电源，同时控制/调节装置压力；电解槽为电解水制氢设备主体，通过加入电解液，分离出氢气和氧气；气液分离&干燥纯化系统将电解液中的氢气进行分离，同时进行干燥&提纯处理，产出高纯度氢气成品；其他设备包括补水装置等，电解过程需消耗大量的水。
电解槽占比设备成本 50%以上，且成本占比随着设备功率提升而增加。
目前主流电解水制氢方案（碱性电解槽、PEM）来看，电解槽仍为设备成本中占比最大的部分，且成本占比随着设备功率提升而增加。考虑到各项电解槽技术仍在发展中、未来设备成本及运维尚有下降空间。据 Oxfordenergy 数据称，电解槽成本占比整体设备约 50%，电力设备、气液分离&干燥纯化设备成本占比约 15%/15%。
迭代方向看，我们判断电解槽主要朝大产量、高效率和智能化方向发展。
➢ 单槽设备大型化：目前市场主流设备容量以 1000 标方为主（即单台设备 1 小时生产 1000 标方氢气，1 公斤=11.2 标方，1000 标方约合 90 公斤），各厂商均致力于提升单槽产氢量从而扩产增收。
提升单槽产能可主要通过
- 增加电解小室数量从而增大电解槽体积，但易造成电解槽中部下沉、影响设备气密性等问题；
- 提升设备电流密度从而提高产氢量，但对设备工艺提出更高要求，例如需采用内阻更小的隔膜，使得设备电流密度提升同时维持能耗，减少投资成本。
➢ 高效率：提升设备转化效率意味着同样能耗水平产出更多氢气。现阶段碱性电解槽转化效率较低，SOEC（固体氧化物电解槽）高温下转化率理论值可达 100%，但材料劣化率高，平衡设备生命周期和转化效率后，性价比低于碱性电解槽。提升转化效率核心在于减少设备直流电耗，行业普遍直流电耗水平约 4.7-5.0，头部企业相对更优；
➢ 智能化：现阶段，电器设备及其他辅助设备主要调节电解槽主体的电源、电压以及控制电解液浓度。未来随着可再生能源快速扩张，叠加储能规模高速增长，我们判断设备智能化为一大发展方向，即由仅控制设备主体升级为控制设备主体、可再生能源及储能系统等。
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