電解槽在制氫產業鏈價值分布中的重要性
發布時間：
2023-03-21
氫能產業鏈主要分為制氫、儲運氫和用氫，其中制氫和儲運氫為產業鏈重要一環，制氫為上游環節。電解槽是電解水制氫設備中重要一環。電解水制氫的工作原理為，水分子通電后發生電化學反應，分離出組成水分子的氫和氧。相較于其他制氫方法，電解水制氫具有氫氣純度高、零碳排放等優勢。
電解槽是電解水制氫設備中重要一環。
氫能產業鏈主要分為制氫、儲運氫和用氫，其中制氫和儲運氫為產業鏈重要一環，制氫為上游環節。電解槽是電解水制氫設備中重要一環。電解水制氫的工作原理為，水分子通電后發生電化學反應，分離出組成水分子的氫和氧。相較于其他制氫方法，電解水制氫具有氫氣純度高、零碳排放等優勢。
電解水制氫成本主要由電力成本和設備成本構成。
據Oxfordenergy 提供數據了解，電解水制氫成本主要由電力成本和設備成本構成，其中電費占電解水制氫總成本的 70%以上，設備成本占比約為 14%。堿性、PEM 電解水制氫耗電量為 1 標方氫氣 5 度電左右，則單槽產量 1000 標方電解槽設備 1 小時耗電量為 5000 度電，電價成本為電解水制氫成本關鍵。
電解水制氫設備主要由電氣設備、電解槽、氣液分離&干燥純化系統構成。
全套的電解水制氫設備主要由電氣設備（供電系統）、電解槽、氣液分離&干燥純化系統及其他輔助系統（補水、電控、熱處理等）構成。其中，電氣設備為電解槽主體提供電源，同時控制/調節裝置壓力；電解槽為電解水制氫設備主體，通過加入電解液，分離出氫氣和氧氣；氣液分離&干燥純化系統將電解液中的氫氣進行分離，同時進行干燥&提純處理，產出高純度氫氣成品；其他設備包括補水裝置等，電解過程需消耗大量的水。
電解槽占比設備成本 50%以上，且成本占比隨著設備功率提升而增加。
目前主流電解水制氫方案（堿性電解槽、PEM）來看，電解槽仍為設備成本中占比最大的部分，且成本占比隨著設備功率提升而增加。考慮到各項電解槽技術仍在發展中、未來設備成本及運維尚有下降空間。據 Oxfordenergy 數據稱，電解槽成本占比整體設備約 50%，電力設備、氣液分離&干燥純化設備成本占比約 15%/15%。
迭代方向看，我們判斷電解槽主要朝大產量、高效率和智能化方向發展。
? 單槽設備大型化：目前市場主流設備容量以 1000 標方為主（即單臺設備 1 小時生產 1000 標方氫氣，1 公斤=11.2 標方，1000 標方約合 90 公斤），各廠商均致力于提升單槽產氫量從而擴產增收。
提升單槽產能可主要通過
- 增加電解小室數量從而增大電解槽體積，但易造成電解槽中部下沉、影響設備氣密性等問題；
- 提升設備電流密度從而提高產氫量，但對設備工藝提出更高要求，例如需采用內阻更小的隔膜，使得設備電流密度提升同時維持能耗，減少投資成本。
? 高效率：提升設備轉化效率意味著同樣能耗水平產出更多氫氣。現階段堿性電解槽轉化效率較低，SOEC（固體氧化物電解槽）高溫下轉化率理論值可達 100%，但材料劣化率高，平衡設備生命周期和轉化效率后，性價比低于堿性電解槽。提升轉化效率核心在于減少設備直流電耗，行業普遍直流電耗水平約 4.7-5.0，頭部企業相對更優；
? 智能化：現階段，電器設備及其他輔助設備主要調節電解槽主體的電源、電壓以及控制電解液濃度。未來隨著可再生能源快速擴張，疊加儲能規模高速增長，我們判斷設備智能化為一大發展方向，即由僅控制設備主體升級為控制設備主體、可再生能源及儲能系統等。
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