第411期|全球首创！高压AEM电解槽，制氢成本将大幅削减？

如何跨越氢能储存“最后一公里”障碍？

幻实（主播）：

欢迎大家关注芯片揭秘，我是主播幻实，今天我邀请到了无锡德林海零碳科技有限公司的总裁洪骏做客我们的“芯片揭秘”节目。我注意到贵司研究的方向为电解水制氢，想请您给我们科普一下电解水制氢是一个怎样的技术，遇到的难点有哪些？

洪骏（嘉宾）：

非常感谢主持人的邀请。其实随着新能源发展到今天，我们普遍认同从光伏储能到氢能的“最后一公里”储存问题，包括氢能在未来终极新能源的潜力，制氢技术已经成为一个多年来探索的课题。德林海零碳科技一直在制氢技术这一领域上探索与发力，而早在十几年前，制氢技术的路线就已经被全面论证。

幻实（主播）：

制氢技术路线很早之前就有，但是为什么感觉发展得很慢呢？

洪骏（嘉宾）：

一方面，日本早在70年代就已经将制氢技术确立为其国家标准，欧洲也是很早就开始投身于氢能领域的研发和应用。光伏技术在中国之所以能迅猛地发展，核心在于产业规模的迅速扩大、市场需求的强劲增长，以及技术人才的充足储备，尤其是“理工男”，才能够把光伏技术孵化并成熟应用于各个场景，这同样适用于氢能领域。从技术端而言，已经形成了碱性电解水技术（ALK）、质子交换膜电解水技术（PEM）、高温固体氧化物电解水技术（SOEC）和固体聚合物阴离子交换膜电解水技术（AEM）的四大制氢技术主流派。目前国内超过90%的制氢项目依然沿用着碱性电解槽，PEM技术的应用占比不足10%，还有少量的项目在积极尝试固体氧化物电解水技术的应用。

从理论上而言，AEM电解槽被认为涵盖了先前多种制氢技术的优点于一身，该技术亟需科研人员深入挖掘其潜力，发挥其在功能实现与经济效益提升等多方面的积极作用。AEM电解槽结合碱性电解槽的低成本、高功率和PEM的高转化率优势。在设备端，我们努力将其应用于实际场景，力求在“最后一公里”实现成本优化，以提升西北地区的绿电制氢经济效益。同时，针对华东华南地区的工业用氢的小型化需求，技术层面上，我们正努力推进AEM电解槽的应用来实现项目落地，达成碱性电解槽与PEM技术各自优势的有效结合。

幻实（主播）：

AEM电解槽技术路线似乎已作为贵司深思熟虑后的优选方案，能否从技术机理层面解释一下该技术究竟遵循着何种运作模式？对环境条件或周边生产空间是否存在特定的要求？

洪骏（嘉宾）：

阴离子膜（AEM），全称即阴离子交换膜。碱性电解槽，顾名思义采用碱性的水，其搭配的浓度比例大概在2%至5%之间。阴离子膜作为一种非常特殊的材料，其功能在于允许阴离子通过，在电解的过程中，将阳离子留下，水即“氧”和“氢”，从而实现水分子中氧离子与氢离子的自然分离。该技术的优势在于，它能够在低电流密度的条件下运行，这得益于阴离子膜的配方与技术的不断革新，实现阴离子膜在功率输出上能够达到与碱性电解槽及质子交换膜（PEM）电解技术相抗衡的水平。其原理很简单，正如其名所示“阴离子”。

AEM电解槽：即阴离子交换膜电解槽，是一种采用阴离子交换膜作为电解质，通过电解水产生氢气的技术。“AEM电解槽”利用阴离子交换膜（AEM）作为电解质，通过外加直流电压，使水分子在阳极处被氧化成氧气（O2）和氢氧根离子（OH-），同时释放出电子。这些电子通过外部电路供电，同时氢氧根离子通过阴离子交换膜传输到阴极。在阴极处，氢氧根离子和电子再次结合，还原成氢气（H2）。氢气随后通过气体扩散层释放出来，而氧气则与电解液一起流动释放或进行其他利用。

AEM阴离子交换膜工作原理示意图

（图源：马颖等《阴离子交换膜电解水制氢关键技术研究》，华宝证券研究创新部）

全球首创高压AEM电解槽！

制氢成本骤降

幻实（主播）：

无锡德林海零碳科技作为全球首创研发AEM电解槽技术的企业，为什么你们能完成这一创举呢？

洪骏（嘉宾）：

德林海零碳科技虽以“首创”自论，但其实创新点并非在于AEM电解槽，该领域早已有先驱涉足，包括当前市场上及国际上的竞争者。我们的首创之处体现在两个点：第一点在于实现高压制氢技术，氢气通过结构件直接以22MPa的高压输出，这一突破解决了一个经济瓶颈的问题。当前，所有制氢技术均需要将产出的氢气先压缩至常压（约1.6MPa）后，再储存于大型储氢罐中，待使用时还需进行加压。因此，产出的氢气会经历一系列的处理和转换过程，比如产出1000Nｍ³的氢气，就要配备容量为1000Nｍ³乘以2至3倍的储氢罐。然而，一旦我们将高压提升至16MPa至35MPa——当前常用的储氢压力标准范围内，这一环节被省略掉，此环节占整个制氢成本结构约30%的比重。

高压制氢：是指通过特定技术手段，在较高的压力下进行氢气生产的过程。这种技术通常与电解水制氢相结合，但也可以涉及其他化学反应或物理过程。“高压电解水制氢技术”是利用高压水电解器将水分子分解为氢气和氧气，其中氢气被收集用于制作燃料电池或其他工业应用。

国际气体产业大会上德林海发布重要研究成果

（图源：德林海公众号）

幻实（主播）：

所以用你们的技术路线就不需要配这样的氢罐了。

洪骏（嘉宾）：

将加压的设备省略，便完成了约30%的成本核算工作。此外，我们通过模块间的灵活配合，使得前端电流直流电可以直接导入，转变为我们的设备波动性可以接纳从20%至100%的范围，甚至高达120%。这一现象说明在绿电制氢的实践中，无论是绿电光伏还是氢能风电，其发电能力都受到自然条件的严重影响，如风速的变化大小、日照的强弱，这些都导致了它的不稳定性。

幻实（主播）：

这也是电网最不能接受的影响因素。

洪骏（嘉宾）：

电网当前所面临的问题，正是促使我们部署储能系统的缘由。首先确保电力输出的稳定性，这是供给电网的前提，包括升压塔在内的相关设施也需同步建设。然而，我们的设备对波动性的接纳程度高，其优势在于可以实现绿电，无论是大规模绿色电力基地项目还是小型分布式场景都可以应用，真正实现绿电无需回流电网，而是直接形成一套绿电制绿氢的一体化设备。这一举措又将节省10%的成本。

结合下来，目前碱性电解槽最大的痛点就在于，其制氢过程中会损耗掉将近40%至50%的电能或能量，这样一算便实现了成本上的平衡。另外，我们还拥有一项首创技术，即小型化设备。该设备的核心技术依托于阴离子膜，其连续运行时长可接近5000小时。AEM电解槽本身就是小型化设备的代表，它功率高。在华东的应用场景中，来访的众多工厂代表对此设备非常感兴趣，询问我们如何为他们提供氢气制备的解决方案，因为金属加工和化工等这些行业对氢气的需求不可或缺。

幻实（主播）：

你们会对传统的制氢模式进行颠覆吗？

洪骏（嘉宾）：

德林海零碳科技的目标是为客户提供更为经济、有效和且安全的制氢方案，我不敢妄言去颠覆任何现有格局，因为AEM电解槽尚处于初步发展阶段，在应用场景这一领域是我们下一步发力的工作重点。关于产品的技术参数，经过论证和实验，已经达到非常稳定的状态。下一步，我们将结合客户的需求，这才是构成终端需求的根本，让解决方案和设备能有效地服务客户并投入实际使用。

当前，氢能源行业内普遍认为，随着2025年碳足迹政策即将放宽，欧洲要开始加速推进氢能的发展计划。华东地区所使用的氢气中，大部分为灰氢，而尽管西北这些地方拥有丰富的绿氢，却又难以输入华东地区。因此，解决“最后一公里”的问题，要么是找到降低制氢成本的方法，要么就在华东地区采用光伏分布式制氢的方式，无需再将其上网。近期，国家已正式发布了针对分布式光伏上网并网的政策文件，已经趋向市场化，不允许提出强制性的上网要求。

幻实（主播）：

对电网来说是解决硬挂钩的压力的一种办法。

洪骏（嘉宾）：

所以我们一方面会积极协助电网解决负压问题，确保那些真正需要用电的企业能够顺利地将电转化为氢；另一方面，我们也将助力用氢企业能够使用上绿氢。

幻实（主播）：

您提到的这条技术路线，目前国内是否已有较多的友商涉足？是否还有其他机构在研究方向上与贵司相似？

洪骏（嘉宾）：

生产AEM电解槽的企业很少，但是生产具备高压性能的AEM电解槽，仅我们这一台。

全球首创1Nｍ³/h 22MPa AEM电解槽

（图源：德林海公众号）

幻实（主播）：

你们的技术路线对原材料或者生产环境是否存在特别的要求？

洪骏（嘉宾）：

您又提到一个非常重要的方面，即关于PEM技术为何难以发展的原因。尽管它当前能实现高达3000Nｍ³至4000Nｍ³的产能，且主要由大厂在生产，但它的膜价格十分昂贵，其采用的均为贵金属。然而，我们的设备在环境、设备以及材料选用上均展现出低要求，高产出的优势，采用膜、铜等这些常见的金属。

幻实（主播）：

是不是倾向于选择大宗金属？

洪骏（嘉宾）：

选用比较廉价的金属材料，才能够体现出经济价值，并且我们的设备能实现运行4000小时以上，其经济性十分明显。这不仅能节省大量设备成本，还减少了很多土地、厂房的占用并解决安全性的问题。我们对这一整套系统非常有信心，满怀期待地迎来了今日首台设备的发布会。而未来，我们将举办首个方案的发布会，提供给真正的用户。

幻实（主播）：

用户体验完之后举办的测试发布会吗？

洪骏（嘉宾）：

对，方案加设备的用户体验。

电力驱动制氢

绿电如何催生绿氢新时代？

幻实（主播）：

非常感谢洪总与我们分享了AEM电解槽这么特别的一条赛道，正好您做客“芯片揭秘”，在我们的平台上，可能存在大量您的潜在用户。您能否跟我们透露一下贵司未来在开拓新产品的规划，优先希望开拓什么类型的合作方？

洪骏（嘉宾）：

德林海零碳科技有限公司作为无锡本土的一家上市公司，总部位于无锡市滨湖区马山工业区，我们非常欢迎所有寻求应用新场景的客户前来造访。从工业级、交通级乃至绿电制绿氢应用场景级别的，我们将逐一为您实现方案。目前没有非常侧重点，因为我们的设备可以视为它是一个单元，具备从1Nｍ³起始至扩展200Nｍ³至500Nｍ³的广阔空间。它目前看来还不是一个标准化产品，而是一个非标准化产品，要根据客户的需求制定整套方案，基于设备的属性供应服务。

下一步我期待的，比如在交通领域的小型应用场景革新，当前很多大巴、重卡等交通工具都在采用加氢的形式运行，那加氢所需的氢气源自何处？答案是制氢。因此，推进制氢和加氢一体化进程是我们希望实现的目标。对于工厂里面的小型氢气供应需求，我们的设备具有体积小的优势，可能需200Nｍ³便满足，无需每日从外面购买气罐。相比传统氨、醇等分解制氢方式，我们的设备只需要电力驱动，就能实现24小时不间断的高压氢供应。因此，下一步在华东地区，我希望越来越多的客户能给予我们机会，为他们提供专业的制氢方案。

2020-2060年中国氢气需求量预测（单位:万吨）

（资料来源：未来智库）

幻实（主播）：

越是寸土寸金的地方，可能越容易对这种占地少且效率高的解决方案感兴趣。

洪骏（嘉宾）：

因为在这个地方寸土寸金，寸光也是寸金。

幻实（主播）：

对的，现在我们目测所及的屋顶都已经被光伏覆盖，下一步的关键在于如何有效储存和利用这些电力。我认为贵司正是这个时代里特别适合的一家公司，因此，我们非常鼓励洪总继续大步往前走，这一定是推动低碳减排目标实现过程中，极为重要的一条赛道。

芯片揭秘 主播幻实（右） 对话

无锡德林海零碳科技有限公司 总裁 洪骏（左）

洪骏（嘉宾）：

这也是无锡德林海零碳科技的宗旨。

幻实（主播）：

好的，愿我们制氢的赛道发展得越来越好，也祝福洪总的公司能够取得更大的进步！

全球氢能行业正处于一个蓬勃发展的新时期，其市场规模正以稳健的步伐持续扩大，彰显出前所未有的增长潜力与活力。根据权威报告，2023年全球AEM电解水制氢系统市场规模约为97亿元人民币，预计2030年将增长至141亿元人民币，年复合增长率（CAGR）为5.7%，这一数据充分证明了该技术在全球范围内的快速发展与广泛应用前景。

技术创新是推动全球氢能行业发展的核心驱动力。AEM电解水制氢技术的突破性进展，不仅极大地提升了制氢效率，还有效降低了生产成本，为全球氢能产业的大规模商业化应用奠定了坚实的基础。与此同时，全球电解水制氢产能也呈现出快速增长的态势，2023年1月至12月，全球（含中国）新建成电解水制氢产能约7.3万吨/年同比增长约204%；到2023年12月底，全球（含中国）电解水制氢累计产能约达16.7万吨/年。这一系列的数字变化，标志着全球氢能产业正加速向规模化、商业化迈进。

绿氢项目的蓬勃兴起，不仅为可再生能源的储存与利用提供了新的解决方案，还有助于推动全球能源结构的低碳转型。展望未来，全球氢能行业将继续保持快速发展的良好态势，为构建更加绿色、低碳、可持续的能源体系作出重要贡献。

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