用好“降本相对论”，实现ALK制氢“不内卷降本”

财富 2024-12-16 11:30 浙江

“贵”，一直是横贯碱性电解槽产业发展的关键字。因其“高昂”制取费用，使得应用端的经济账无法算平，“贵”成为了业内对于制氢产业的综合评价，也成为了氢能产业大规模应用的核心难点。

但从价格组成结构来看，后端价格上涨往往取决于其上一环节的价格，因此所谓的“贵”，应该是贵在整个产业链，这让如何实现快速降本成为了当下绿氢产业企业的一大“内卷”方向。

据势银能链了解，国内对于碱性电解槽降本的关键点在于通过对电解槽一系列的优化，尽可能的去降低电解槽制造成本，已从整机逐步细化到核心部件乃至零部件的成本控制层面，甚至于将价格打至了500万以下，虽该报价不包含后端分离纯化等部分，但也突破了大部分人的价格认知，许多企业大呼“真的没有钱赚”。

那么，碱性电解槽产品，该如何跳脱“只内卷成本，不在乎死活”的非良性降本呢？

首先，直接看制氢成本。在仅考虑设备、能耗条件下，以目前广泛应用的1000Nm³/h碱性电解水制氢设备来看，假定其制氢能耗为50kW·h/kg，设备投资仍以1000万元计算，在每年运行时长为2000小时，运行10年来算，基本可以得出其折旧成本约5.6元/kg。那么，在此基础上，假定所用电价为0.2元/kW·h绿电，即可得出运行成本约为10元/kg，综合得出制氢成本约15.6元/kg。

从以上计算可以看出，影响制氢成本的主要可以归为电解槽设备投资、电价，两大影响因素。其中电价部分从严格意义上来说并不受企业所管控，因此想要快速的降本只能通过降低电解槽的造价来入手，而这也解释了为何当下碱性电解槽会从“内卷”至零部件层面的原因。

而从碱性电解槽核心零部件成本构成来看，其核心成本主要在于极板、电极、隔膜三大方面，因此这三者的降本，成为了碱性电解槽降本的重中之重。

图片来源：月莫新材料

但事实上，只是单一的“内卷价格”并非良性，且不能彻底实现产业的自造血，对此势银能链依据在11月26-28日在长沙举办的“2024势银氢能与燃料电池产业年会”中各方提出的观点，综合成为了“电解槽降本相对论”——即在碱性电解槽产业的降本中，通过提升电解槽核心零部件如极板、电极、隔膜等的综合性能，带动碱性电解槽的核心性能如制氢效率的提升、使用寿命的增加、制氢电耗的下降等，从而实现电解槽全生命周期成本的下降。

极板

极板是碱性制氢电解槽的关键部件之一，由主极板+极框焊接组成，主要起到传导电子、阻隔阴极碱液和阳极碱液的作用。同时极板是碱性制氢电解槽的支撑组件，是整个电解槽中重复量最多的部件，一台1000Nm³/h的电解槽一般需要200-300块极板。

目前，业内应用较为广泛的极板类型主要分为平面板与乳突板两类，其中平面板一般需要额外焊接支撑网进行流道的搭建，因此会存在着一定的腐蚀脱落风险，同时也将增加支撑网的重量及相应的制造成本；而乳突板由于表面分布有球形凹凸结构，可自然形成相应的流道和支撑结构，且乳突结构可降低接触电阻并使碱液分布更为均匀，从而降低电解槽整体能耗，因此当下乳突板成为了越来越多电解槽厂家的首选。

图片来源：苏州青骐骥

但实际上，乳突板也并非“绝对满分”。首先，从提升电解槽的整体性能角度来看，乳突板的乳突结构应是“多多益善”，但其数量的增加将直接导致冲压成本的上升；同时，对于乳突结构的深度的选择也同样具有两面性——

深了可使得电解槽内部温度分布更为均匀，减少气泡对于电流密度的影响，但这也将使得小室整体结构不紧凑，从而增加小室电阻，同时也会增加冲压成本；浅了虽然可减少小室间距使得整体结构更为紧凑，但对于电解液的流动扰动效果也将减弱，难以达到预期性能。

此外，目前乳突板基本采用整体冲压技术制造，这就意味着其的生产与冲压模具息息相关。以1000Nm³/h碱性电解槽为例，据了解，其所使用的乳突板直径约为1.8~2m，而所需冲压乳突数量约3000个，其整体冲压模具制造成本就已高达数百万元。

若乳突数量、乳突结构等发生改变，就需要重新开模，又将是一大笔成本支出，这也导致了新型乳突极板的开发成本高、周期长，因此当下国内电解槽企业所采用的乳突板大多为公版冲压，仅少数有实力的大企业进行了个性化设计。

因此，从实际应用来看，平面板具有结构简单易组装、运输易损度低、可拓展性高以及无需额外开模等优势，对于碱性电解槽厂家的降本尤其是新进入的厂家应有选择有着更大的友好度。

电极

电极是碱性制氢电解槽上发生电化学反应的场所，决定了电解槽的制氢效率。目前，碱性电解槽制氢电极主流应用路线大多以纯镍网或泡沫镍为基底，在表面喷涂高活性镍基催化剂（雷尼镍等），从而提升电极材料的有耐高温性、耐碱性、催化表面积等。

但从目前来看，制氢电极使用寿命不及预期，常存在脱落、电流密度衰减、碱液变色、流道堵塞等问题。且雷尼镍电极制备也存在着镍丝编织问题、电极制备后变形量大、高堵孔率、涂层均匀性差、涂层脱落、活化不充分等现状。

对于此，国内已有多家制氢电极制造企业材料、制备工艺、电极特性等多方面进行深入研究，从多个维度提升电极的综合性能。

以保时来为例，以提升电极产品材料与结构、综合性能、制造的三大稳定性为研发核心，深入聚焦电极产品本身，并不断通过实际运行验证进行正向反馈，进一步提升电极产品的性能。

不同比表面积电极的表面和截面微观SEM图，(a-b) BSL-1.0，(c-d) BSL-5.0，(e-f) BSL-4.0，(g-h) BSL-7.0

图片来源:保时来

目前，保时来已量产雷尼镍电极1-4代产品，同时在研多种适用于不同工况的高电密、低能耗电极制造技术。系列产品可在3000-6000A/㎡@2.0V@80℃条件下稳定使用，并突破解决了8000A/㎡@2.0V@80℃条件下催化剂涂层使用中脱落等众多行业难点、痛点问题。其BSL1.0代电极产品是国内仅有通过DEKRA德凯认证的绿氢电极产品。

此外，保时来不断开发挑战电极产品的上限，且已储备了多种性能电极产品，虽在成本方面略高，但其稳定性、结合强度、析氢析氧催化性等性能方面均有着大幅的提升，这也提升了电解槽综合性能。

隔膜

在碱性电解槽中，阴极与阳极所产生的氢气与氧气易发生混合从而带来安全隐患，这就需要用隔膜将其严格的隔离开来。从工作原理上来看，隔膜在隔绝氢氧互串的同时还需允许电解槽内电路中离子的自由移动，因此隔膜性能的好坏将直接关系到所制取的氢气纯度及电解槽电耗问题。

从目前来看，国内碱性电解槽应用的隔膜基本为PPS隔膜。但实际上，虽PPS隔膜具有耐热性能优异、机械性能好、耐腐蚀性强、尺寸稳定性好等优点，但由于PPS亲水性差，电解液不能充分进入到隔膜孔隙中，在电解过程中隔膜表面出现微小气泡聚集的现象，将会增加隔膜电阻，导致能耗增加。

同时，在PPS隔膜工业编织过程中如纤维制造、磺化亲水处理及裁切会出现瑕疵，这不仅影响PPS隔膜的良品率，提升PPS隔膜的隐性成本，还将影响其在应用过程中的电解性能，从而进一步导致电解槽制氢成本的提升。

因此，除对PPS隔膜进行改性外，如何提升PPS织物的良品率，也成为了PPS隔膜的隐性降本关键点。同时，从PPS隔膜的市场占比来看，国外进口隔膜占据着约80%的市场份额，因此国产化替代也成为了PPS隔膜的一大降本点。且在国内PPS隔膜生产企业及相关标准完善之后，不仅隔膜性能实现了大幅度提升，PPS隔膜已告别了质量参差不齐的时代，进入了高性能发展阶段。

电镜视角下的PPS隔膜

图片来源：月莫新材料

以月莫新材料为例，其自主研发的国产PPS隔膜结合了碱性电解槽实际运行数据，对结构设计、材料选定及改姓等方面均做了优化，目前已迭代至三代产品，“月莫造”高性能PPS隔膜售价也已可降至320元/㎡；且在3000A/㎡电密下保持4.15kWh/Nm³的电耗，生产单位体积的氢气能够有效降低5%以上的能耗成本。

同时，为打破PPS隔膜产业链进口依赖问题，月莫新材料通过对生产设备、原材料、技术迭代等环节的整合，实现PPS隔膜从原料到成品隔膜的生产设备包括纺纱产线、整经机，织机，卷布机，定型机，验布机等生产全环节自主把控，产线完备，极大程度提升PPS隔膜生产良品率；并建立起拥有面电阻测试、透气度测试、拉力极限测试、干燥定型测试、气密性测试等涵盖隔膜产品三大项6小项的隔膜检测中心，进一步提升对于PPS隔膜品质的把控。

此外，除国产化PPS隔膜性能提升外，拥有更佳性能的复合隔膜产品近几年也已逐步完善，应用复合隔膜的电解槽实测数据相比于应用PPS隔膜的电解槽在性能层面有着极大程度的提升。

但从实际来看，国产复合隔膜相对于进口隔膜虽具备一定的价格优势，但与国产PPS隔膜相比仍有较大差距，且国内复合隔膜产品验证相对不足，且涂层脱落及寿命短等问题仍需进一步攻克。

碳能三维复合膜Zirmbrane® 3D 500

图片来源：碳能科技

以碳能科技为例，其已实现国内复合隔膜了在头部电解槽制造企业的批量化应用，且其自主研发的新型三维复合隔膜延续了常规复合隔膜的纳米多孔、永久亲水特性，与PPS隔膜相比，具有较低的电解小室电压和较好的泡点压力(2±1bar)；在保证安全性的同时可大幅降低电解能耗；并在热稳定性和耐摩擦性上具有显著优势，与雷尼镍电极的匹配程度更高；同时其三维交织一体化结构提供了更优秀的抗挤压、耐折裂性能和粉体结合强度。

而深圳通微目前也已完成碱性电解槽用2m*2m隔膜的制备，应用“微通道隔膜”技术，解决了目前的ALK隔膜价格以及性能的关键问题。同时，深圳通微采用独有的制备工艺技术，搭配自研的产线设备，使得隔膜性能完全对标国际产品，且可实现同类产品降本50%。

总体来看，对于碱性电解槽来说，其本质属于工业制造领域，因此仍遵循着“一分价钱一分货”的基本原则，而所谓的“降本相对论”只能通过降低综合成本（全生命周期成本），并不能在电解槽初始投资中起到立竿见影的体现，毕竟“好的东西的唯一缺点就是贵”。

此外，跳脱核心零部件本身，碱性电解槽小室主断面、流道与流场设计不佳、制造工艺精度低、零部件选型不匹配、控制逻辑不合理、BOP工艺流程设计差等问题，均会影响到碱性电解槽的性能，更甚者将对造成电解槽质量问题。

因此，势银能链认为，碱性电解槽的降本应是从整机至零部件的综合体现，而不是依靠某一个细节的提升就可实现的，且从产业未来的良性发展来看，碱性电解槽的“内卷中心”也应该要从单一“卷价格”，逐步转变为“卷性能、卷质量”上来。

文章来源：势银能链

注：文内信息仅为提供分享交流渠道，不代表本公众号观点

氢能产业链企业

燃料电池产业链

势银能链

“势银能链”聚焦新能源产业领域。势银（TrendBank）是中国领先的新能源产业研究与数据公司，提供研究咨询、会议活动、数据库等解决方案。官网：www.trendbank.com

最新文章

案例研究 | 储氢瓶上牌装车第一，探究中材科技（苏州）核心竞争力

上海瞄准氢基能源

50+，2024年Q4绿色甲醇项目动态汇总

远期亿吨级SAF市场，哪种技术将占主流？

氢储能，风光发电占比超过50%时的“终极手段”

67企72轮！2024年度氢能产业投融资汇总

六省两市氢高速免费/减免

16条，2024年Q4绿氨项目进展一览

390公告：上榜车型仅有3款，大连格罗夫配套第一

2024年10大省级行政区氢能政策

势银数据产品 | 2025中国绿氢项目数据产品说明书

势银数据产品 | 2025中国加氢站数据产品说明书

2024年Q4氢能产业投融资汇总

势银数据产品 | 2025中国燃料电池汽车领域数据产品说明书

势银数据产品 | 2025中国车载供氢系统数据库产品说明书

致势银合作伙伴年度信：2025年势银怎么做

对氢认知深刻：国家三部门印发《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》

【活动回顾/预告】 2024 & 2025势银新能源会议一览

【报告回顾】势银2024年氢能与燃料电池研究报告合集

加氢站建成占比超30%，2024海德利森“逆流勇进”

亚太地区氢能首投，阿美风险投资战略投资海德氢能

海得利兹再获千万级A轮融资，北商资本领投

16家共18款，2024ALK新品一览

阳光氢能开启电解槽“数智”蝶变

20t/d+，中国民用液氢产业已就绪？

势银研究报告 |《PEM制氢应用未来趋势展望》

案例研究 | 六大优势奠定氢鹏科技氢动力无人机行业地位

绿氨掺烧发展现状与最新进展追踪

中广核孤网海水直接制氢海上试验开启

案例研究 | 成功上市，探究重塑能源核心竞争力

练“氢”功待新风，看储氢瓶如何实现“氢”松超越

近期PEM制氢的五则动态

势银访谈 | 骥翀氢能付宇：构建绿色氢能产业生态，迎接商业提速新时代

开启报名 | 2025势银绿色液体燃料产业大会（3.19-20日，宁波）

势银访谈 | 骥翀氢能付宇：构建绿色氢能产业生态，迎接商业提速新时代

工信部等四部门：重点开展氢冶金/绿氢/储氢等标准制修订

2024氢冶金相关进展一览

用好“降本相对论”，实现ALK制氢“不内卷降本”

势银研究 | AEM产业化起步：前景广阔仍待实践大考

芯镁信成功通过AEC-Q100车规级认证，开创国内氢气传感器新标杆

嘉定氢能港零碳氢储源网荷储一体化示范项目启动

华熔科技鲍宪均：等静压石墨复合板非常适配当前燃电持续改进发展

美国能源部：力争十年内SAF实现商业腾飞

390批：重塑/国鸿并列第一，重卡申报为今年次高

氢导智能刘宇：优化成本结构和供应链管理，成为氢能装备“性价比”首选

文景能源王涛：200kW级电堆及PEM电解槽已实现量产

营口港获ISCC EU证书，解决绿色甲醇仓储问题

【会后报告+嘉宾PPT】2024势银氢燃年会（HEFCAC 2024）

清能股份仇舯：AEM是大规模绿氢制取的终极解决方案

中集氢能氨氢事业部副总经理李发林：四步走实现液氨长距离运输的未来发展

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉