​ 文|光伏头条

氢能被认为是解决能源领域碳排放问题的重要能源类型，不仅如此，将氢能应用于冶金、发电等领域将会给整个工业和社会带来一场绿色能源革命。国际能源署数据显示：要实现气候目标，每年需要2.2亿吨氢，这些氢要从何而来？

灰氢肯定首先被排除了，因为一公斤氢产生10公斤二氧化碳，蓝氢因为CCUS技术限制，也不属于目标范围，最低碳环保的绿氢被选中。（制1公斤氢产10公斤二氧化碳！揭秘氢能背后的发展困局！）

当氢能与可再生能源结合时，电解槽被认为是产生绿色氢的关键技术。因为该过程将水转化为氢和氧分子，不仅为创造清洁能源载体提供了基础，还为氧提供了基础，而氧又可用于许多其他目的，如医疗领域、加工领域等。当人们欣喜若狂发现，电解槽制绿氢的发展之路的时候，有人又突然提出一个问题——我们做了足够的工作来支持绿氢的生产了么？

电解槽发展速度有点慢

电解槽是制绿氢的重要设备，其产能将直接影响绿氢发展速度，但从现有数据看，世界范围内的电解槽装机量依然少得可怜，如果不进行大规模扩产和技术革新，想要通过制造绿氢减少能源领域的二氧化碳排放就是一句空谈。

根据国际能源署氢项目数据显示：全球氢需求到2030年装机容量将达到54GW。那么我们制造绿氢的重要的电解槽的产能又怎样呢？

Rystad Energy的最新研究显示，2020年全年新增产能只有0.04GW，2021年，随着各国对于氢能产业的大力扶持，新增电解槽的装机只有0.8GW。根据业内人士测算，目前电解槽产能，年产氢量约为12.96万吨，如果按每年2.2亿吨的氢能需求中有一半儿用电解槽制绿氢，大约电解槽的装机也需要1千万吉瓦。以2020年和2021年电解槽19倍的增速看，未来实现目标依然是非常难的。

根据国际能源署的氢项目数据库资料显示：到2030年，全球安装的电解槽容量将达到54GW。距离实现目标还有不到八年的时间，电解槽的产能能否追上预期目标，很难说。

很明显，当前电解槽的产能是不足以支持绿氢发展的远大目标规模的。氢气产量需要增加，生产技术的规模也需要同步提高，以确保满足脱碳社会所需的数量，并创造规模化氢气市场。

但不得不说，其中困难重重。

成本这一关怎么过

电解技术规模化的最大障碍之一是制造PEM和AEM电解槽的成本。这些技术主要需要稀有、昂贵的常常用作首饰的金属铂和铱来制造催化剂，这种贵金属已经成为电解槽成本成本高企的瓶颈。根据一份摘录国际氢能杂志，铱（Ir）是地球上最稀缺的元素之一，在地壳中的含量很低，仅为百万分之0.000003(ppm)。只有南非、俄罗斯、美国、津巴布韦和加拿大这些国家有一些资源。

与铱非常相似，铂同样是电解系统运行所需的稀有且昂贵的资源。“由于这些关键材料的高度集中的地理分布，缺乏有效的替代品，以及一些生产国的政治不稳定，这导致了大规模实施这些技术的资源可用性问题。”这可能会给未来的氢工业带来重大障碍，因为许多燃料电池和电解系统需要铂来运行。

不过事无绝对，因为催化剂并不参与反应，制氢过程中，这些贵金属是可以回收再利用的，而且随着未来几年内内燃机的禁用，这里的铂可以回收，随着铂需求和库存在未来几十年内继续增加，铂废料预计将让电解槽的成本有下降的可能性。

但这种降本的速度不足以支撑电解槽制造商走向真正的规模化和低成本运营。

因此必须研究和开发可用于电解槽的新的廉价材料。如果不这样做，电解槽制造将继续保持高价产品，并可能因为这些过高的价格而失去潜在的项目和客户。

国际能源网/氢能汇（微信公众号：h2-2005）获悉，日本京都大学一个研究团队日前将金、银、铂等8种贵金属“在原子水平”上均匀混合，制成合金。研究人员混合等量的8种贵金属离子溶液，倒入200摄氏度的还原剂中，制成合金。这8种贵金属是金、银、铂、钯、铑、铱、钌、锇。

研究团队说，只要资金到位，可用这种技术大批量生产合金。研究人员说，8种贵金属制成的合金可用作氢燃料电池的催化剂，催化活性比铂催化剂高10倍。

虽然合金依然比较贵，但其效率提高10倍，也就意味着可以让成本同步降低，虽然不一定能有10倍那么多，但总归让人们看到了一丝希望。

巧妇难为“无水”制氢

绿氢也就是电解水制氢，关键的材料是水，从选择电解水制氢开始，人们首先要考虑水从哪里来？

国际能源网/氢能汇（h2-2005）获悉，我们的目标是到2040年每年生产约3000万吨氢气，每年需要620立方米的纯净水。随着未来几年人口的增长，水的供应可能会成为一个问题的源头，人们的生活用水都不知道能不能保障，如何将其用于制氢？而且以我们国家的惯例，民用水价格一定低于工业用水价格，当水资源稀缺的时候，工业用水价格可能随之大幅上涨，最终也将导致绿氢价格居高不下。

但从目前我国计划生产绿氢的地区大多位于西北部少雨干旱的区域，虽然当地可再生能源发电资源很好，但最终可能会卡在缺水的难题上，如果从东南沿海引入水资源的成本可能更高，因此需要考虑是否将绿氢工厂建在水资源更为丰富，经济也更发达的东南沿海地区，最好是在西南水资源丰富的地区，以特高压传送电力，应该更为经济。

还有专家认为，需要考虑利用海水解决电解水制氢的水源问题。建议需要建立一个额外的海水淡化市场来生产这些项目所需的大部分用水。

在重重难题之下，当前电解槽厂商首先要注意的问题是怎样提高电解槽的产氢量，只有产氢量扩大，成本才能随之降低和优化。最近几个月，隆基氢能、阳光电源、DNV、斯莫尔特克和太阳等公司也在努力创造更高效的电解系统，这可能会成为通过电解扩大绿色氢气生产规模的关键推动因素。

综上所述，实现绿氢发展目标也并不是一件遥不可及的事，国际能源网/氢能汇（h2-2005）认为，通过世界各国电解槽生产商、催化剂公司的不懈努力，绿氢的成本一定会降下来。有研究报告预测，2030年，绿氢成本或将与灰氢持平。

来源：国际能源网/氢能汇