科技前沿
在一個(gè)以可持續(xù)能源解決方案轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)志的時(shí)代，氫工業(yè)處于這一變革浪潮的最前沿。
綠色氫是通過(guò)水電解驅(qū)動(dòng)的可再生電力生產(chǎn)的，是不易通過(guò)直接電氣化脫碳行業(yè)的關(guān)鍵解決方案。這一轉(zhuǎn)向是減少石油煉制等重工業(yè)和海運(yùn)等部門(mén)排放的重要一步。世界各國(guó)政府和企業(yè)正在制定雄心勃勃的目標(biāo)，以增加綠色氫生產(chǎn)，強(qiáng)調(diào)其加強(qiáng)能源安全和釋放新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)的潛力。
科技前沿新報(bào)告《2024-2034年綠色制氫材料：技術(shù)、參與者、預(yù)測(cè)》深入研究了四種主要電解技術(shù)中當(dāng)前和未來(lái)使用的材料和組件。它還涵蓋了生產(chǎn)方法、商業(yè)活動(dòng)、主要行業(yè)參與者以及所有電解槽電堆組件的重大創(chuàng)新。
堿性水電解槽(AWE)：創(chuàng)新與廣泛可用的材料
堿性水電解槽是一項(xiàng)久經(jīng)考驗(yàn)的強(qiáng)大技術(shù)，它使用液體堿性溶液(通常是KOH)和多孔隔膜來(lái)分離半電池腔。它們對(duì)鎳和不銹鋼等現(xiàn)成材料的依賴(lài)預(yù)計(jì)將持續(xù)下去。目前，AWE系統(tǒng)分為有限間隙和零間隙兩種，業(yè)界越來(lái)越青睞后者。這種偏好是由于多孔輸運(yùn)層(PTLs)的包含，它顯著提高了效率和氣體輸運(yùn)性能。
雖然許多公司已經(jīng)開(kāi)始在內(nèi)部生產(chǎn)電堆，但一些組件仍然依賴(lài)外部供應(yīng)商。這種相互依存關(guān)系為進(jìn)一步創(chuàng)新提供了機(jī)會(huì)，特別是在推進(jìn)催化劑和不斷發(fā)展的電池配置方面，以增強(qiáng)AWE系統(tǒng)的能力。
質(zhì)子交換膜電解槽(PEMEL)：通過(guò)減少貴金屬的使用來(lái)提高效率
質(zhì)子交換膜電解槽(PEMEL)因其高效、緊湊的設(shè)計(jì)和對(duì)波動(dòng)的可再生能源的適應(yīng)性而受到廣泛關(guān)注。雖然PEMEL電堆的材料正在朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，但創(chuàng)新遠(yuǎn)未停滯，特別是在陽(yáng)極催化劑的開(kāi)發(fā)方面。最近的突破包括催化劑在保持高催化活性的同時(shí)顯著減少銥的使用，從而降低每KW的材料成本，提高整體負(fù)擔(dān)能力。更重要的是，采用這種創(chuàng)新對(duì)PEMEL的成功至關(guān)重要，因?yàn)樵S多人擔(dān)心其潛力將受到未來(lái)銥供應(yīng)的限制。
PEMEL技術(shù)中的其他創(chuàng)新是多種多樣且具有影響力的。例如，質(zhì)子交換膜減薄技術(shù)的進(jìn)步有助于提高效率，而鈦雙極板的創(chuàng)新涂層提高了耐用性，減少了對(duì)貴金屬的依賴(lài)。這些發(fā)展，以及先進(jìn)的商用PEMEL設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)了顯著提高電堆性能的潛力。新型涂層和制造方法，特別是催化劑涂層膜(CCM)，處于這些改進(jìn)的前沿，有望開(kāi)創(chuàng)一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的PEMEL技術(shù)的新時(shí)代。
陰離子交換膜電解槽(AEMEL)：融合AWE和PEMEL的優(yōu)點(diǎn)
陰離子交換膜電解槽(AEMEL)是一項(xiàng)不斷發(fā)展的技術(shù)，旨在利用堿性和PEM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。AEMEL尋求將AWE的豐富材料與PEMEL的高效特性相結(jié)合。這項(xiàng)技術(shù)正在經(jīng)歷快速的發(fā)展和創(chuàng)新。
作為一種相對(duì)年輕的技術(shù)，材料不像AWE和PEMEL那樣標(biāo)準(zhǔn)化。因此，AEMEL的創(chuàng)新潛力巨大，學(xué)術(shù)和商業(yè)研究都集中在該技術(shù)的膜和催化劑方面。這一方面不僅激發(fā)了其創(chuàng)新潛力，而且戰(zhàn)略性地使AEMEL憑借其獨(dú)特的穩(wěn)定性、效率和材料可及性的潛在組合，有可能徹底改變電解槽技術(shù)的格局。
固體氧化物電解槽(SOEC)：高溫陶瓷創(chuàng)新
固體氧化物電解槽(SOEC)在電解領(lǐng)域是一項(xiàng)相對(duì)新興的技術(shù)，與AWE和PEMEL相比，其市場(chǎng)占有率較小。然而，通過(guò)與固體氧化物燃料電池(SOFC)領(lǐng)域的共享創(chuàng)新，SOEC正獲得顯著的發(fā)展勢(shì)頭。SOFC和SOEC電堆之間的互換性，特別是在使用類(lèi)似材料時(shí)，是一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。雖然某些陶瓷組件已經(jīng)在該技術(shù)中建立，但在SOEC中開(kāi)發(fā)新的電極-電解質(zhì)組件仍然是一個(gè)充滿活力的創(chuàng)新領(lǐng)域。這包括不同電堆制造商在電池設(shè)計(jì)和材料使用方面的相當(dāng)大的差異。這些領(lǐng)域從金屬到電極支持類(lèi)型，每一個(gè)都有自己的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合各種陶瓷材料。
SOEC的主要挑戰(zhàn)之一是不同材料的熱相容性。這導(dǎo)致了其他堆組件的進(jìn)步，例如互連和密封劑。新材料和涂層改善了熱相容性，并減少了電池組件的降解?？偟膩?lái)說(shuō)，SOEC堆中使用的材料范圍很廣，這不僅強(qiáng)調(diào)了技術(shù)的多樣性，而且強(qiáng)調(diào)了這些高溫電解槽中材料創(chuàng)新的潛力。SOEC的發(fā)展前景為通過(guò)新型陶瓷材料和創(chuàng)新的電池配置推進(jìn)電解技術(shù)提供了令人興奮的可能性。
市場(chǎng)前景和戰(zhàn)略見(jiàn)解
電解槽組件市場(chǎng)有望大幅擴(kuò)張，預(yù)測(cè)其市場(chǎng)價(jià)值到2034年將達(dá)到令人印象深刻的317億美元。這一增長(zhǎng)主要是由快速發(fā)展的綠色氫工業(yè)推動(dòng)的，其中電解槽發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
該報(bào)告提供了按組件劃分的電堆成本細(xì)分，重點(diǎn)是AWE、PEMEL和SOEC電堆。提供全面的電解槽電堆、組件和材料供應(yīng)商清單，以及行業(yè)中關(guān)鍵商業(yè)創(chuàng)新的案例研究。此外，它提供了詳細(xì)的10年期市場(chǎng)預(yù)測(cè)，并量化了材料和組件的需求。
792
0 
分享 0
舉報(bào) 0
收藏 0
反對(duì) 0
點(diǎn)贊 0
京公網(wǎng)安備 11010702002294號(hào)
