制氢设备多元化竞争格局如何演化？
新兴行业在发展初期往往出现技术多元化发展的争鸣，这种现象放在氢能行业尤甚。无论在氢能制取端、储运端还是下游应用端，“多元化”是概括氢能行业发展特征的关键词之一。
当前电解水制氢领域已经发展出ALK、PEM、AEM、SOEC等多种技术路线，另外还有甲醇制氢等制氢技术助力行业发展。在2023高工氢能产业峰会上，来自大陆制氢、赛克赛斯、明阳智能、稳石氢能、质子动力、蓝博氢能源等多家制氢设备企业高层发表了重磅演讲，并进行了圆桌对话。
他们对自身技术路线和发展实况进行了分享，并在思想碰撞中研判制氢市场的发展趋势，或许能让行业内外对该领域的认知更进一层。
✔ 多元化制氢体系正在形成
据高工氢电产业研究所（GGII）不完全统计，2023年Q1国内共投资制氢项目30个，为2022年全年40%，其中电解水制氢项目数量占比90%。预计2022到2023年电解槽的出货量将实现翻倍增长，2023-2025年国内的电解槽设备出货量将达到15GW。
目前行业内有四种电解水技术，分别是ALK、PEM、AEM、SOEC。其中SOEC是属于高温电解，电解的是水蒸气，其他三种技术是低温电解，电解的是液态水。
“在这四种技术里面，碱水槽和PEM槽实现了商品化。碱水槽特点是技术比较成熟，成本比较低；PEM槽的负载范围比较宽，与可再生能源耦合具有更好的灵活性，但成本比较高。考虑到成本和可靠性等因素，大规模制氢在中国仍会在一段时间内选用碱性电解槽。” 大陆制氢总工程师许卫指出。
国内的碱性电解槽发展最为成熟，在国际市场上占据很大的成本优势。作为制氢装备的“老三家”之一，大陆制氢在碱性电解槽领域有着近30年的发展经验，超过700 套设备在全球30 多个国家使用，致力于推进碱性电解槽设备的大规模应用。
许卫还表示，大规模制氢系统部分关键技术包括：高电流密度、低能耗、大产气量单体电解槽技术；大规模气液分离系统设计；匹配新能源波动性电网的大容量直流电源系统设计；适应波动电源工况的能源管理系统及自动化控制策略；大规模氢气和氧气纯化技术等。碱性电解槽的大规模发展要在提升效率、耐久性、降低成本方面寻求平衡，需要相关技术的协同进步。
PEM电解槽近年发展呼声持续走高。“我们坚信PEM和风光能有高度的耦合性的特点，所以我们也坚信在未来的水电解制氢的市场上，PEM会有一定的分量，同时我们预估在2030年左右有可能会和碱性水电解达到一个持平的水平。”赛克赛斯项目总监黄方表示。
面向能源级别的产品，PEM电解槽的体量同样也要向上推进，赛克赛斯作为领头羊，已经通过膜电极制备工艺升级、极板及密封层设计迭代等实现全栈式自主可控技术，不断推进PEM电解槽提升电流密度和制氢量，实现快速降本，预期到2030年左右，能让PEM制氢设备成本下降大概40%。
此外不少燃料电池企业也正在向PEM电解槽设备拓展。“今年PEM的市场非常像2021年碱性的市场，可能会有蓬勃发展的趋势。”黄方补充道。
AEM被认为是继ALK、PEM之后的第三代电解水技术，在欧美已经商业化运行多年，其工作环境为弱碱性，并使用廉价非贵金属催化剂和碳氢膜，具有系统设计较为简单、响应灵活、制氢效率高和氢气纯度高等特点。
在以稳石氢能为代表企业的推进下，国内AEM技术的发展进程比想象中更快。目前稳石氢能已经自研第三代AEM技术，并于今年2月发布了2.5kW单体系统，预计今年年底前继续发布10kW和100kW的单机系统，并且集成1MW的电解槽产品。
SOEC作为唯一的高温电解水技术，可将电解效率提高20-30%，且不使用贵金属，已经快速从实验研发切入小规模示范阶段。除了碱性和PEM电解槽的应用场景，SOEC还适用在钢铁、化工等余热及核电等专用场景，市场规模达千亿级。
质子动力从2019年就开始把研发和产业化的重心放在SOEC上，目前已经发展成该领域头部企业，预计到今年年底，公司将至少有5套 SOEC制氢系统示范项目投运。“去年下半年按照50000元/kW出货。预计到2026年销售兆瓦级的样机，单价会降到15000元/kW。” 质子动力总经理吕大伟指出。
同样专注于SOEC赛道的思伟特新能源也已具备SOEC系统、关键零部件、核心材料、工程应用开发“四位一体”的研发能力，在北京、张家口、内蒙古等城市筹备建设了SOEC制氢及共电解二氧化碳示范应用项目。
甲醇制氢在加氢站内制氢应用方面具备独特优势。“无论何种技术路线，最根本的目的是获得更加经济的氢源，通过甲醇站内制氢，可直接省去运氢环节约30%的成本：绿色甲醇运输到加氢站通过电解产生氢气和二氧化碳，后者回收重新合成甲醇，从而实现零排放。” 蓝博氢能源总经理徐成俊解释道。
目前采用蓝博氢能源研发生产的站内甲醇制氢装置的我国首个分布式甲醇制氢示范项目在大连盛港综合加能站投产，每日产出1000公斤99.999%高纯度氢气，具备低成本、占地面积小等优势。
在参与企业的努力下，国内以ALK、PEM、AEM、SOEC等为代表的多元化电解水制氢设备市场格局正在形成，甲醇制氢设备则在特定场景得到应用。
✔ 多元化竞争格局如何演化？
有选择就会有对比，制氢市场多元化争鸣的格局最终如何演化，哪种路线将杀出重围，是行业内外的关注热点，一众企业高层也提出了自己的看法：
首先，不同制氢路线的特点和适用场景各不相同，适用场景的发展潜力是未来制氢市场格局演化的决定性因素。
以海上制氢为例，明阳智能氢能研发中心系统研究主管郑欢欢在探讨海上风电制氢机遇与挑战中指出，PEM制氢综合来看与海上风电具有更好的匹配性，但海上制氢的发展还要突破适配深远海环境的PEM制氢电解堆关键技术研究、离网型的海上风电和电解水制氢高效耦合的关键技术研究、海上运氢等难题。明阳智能也一直在努力中，去年下线了全球最大单体的碱性水电解制氢装备。PEM样机已经进入了终测阶段。
目前在可再生能源消纳方面，碱性电解槽具备成熟度、大规模及低成本优势，PEM的灵活性更强……国内还有很多不同的制氢场景，其他技术路线也有不错的发展空间。
“每种制氢路线都有它的空间，什么工况下选择什么样的制氢路线，要看区域、环境等因素决定，所以在探讨哪种路线更好时，需要明确用在哪里。” 徐成俊总结道。
其二，制氢装备的突围不仅看设备本身，材料和产测装备的发展至关重要。
当下无论何种路线的材料都处在快速迭代的发展中，如碱性电解电极向更高电密发展、隔膜工艺升级，PEM膜电极、催化剂国产化及降本进程加快，AEM膜可靠性提高，SOEC电池片和电堆大规模量产一致性和可靠性提高……
每一种制氢路线的背后均聚集了一大批材料企业和产测装备企业，如鸿基创能、莒纳科技、菲尔特、金泉益、感恩蚀刻、腾鑫精密、可俐星、环冀丝网、亿安腾、恒川科技、杜科新材料、律致新能源、铂瑞电极、玖昱科技、隆深氢能、博辉特科技、锐格新能源、世椿新能源、航天华阳、元章新能源、普发真空、思肯德、科威尔、利元亨、嘉拓智能、超音速、魔方氢能源等。他们正在共同助力制氢装备的精进与发展。
其三，效率、成本、安全性的协同和平衡。
制氢设备最终关注的是要提高效率及降低成本，需要在材料层面、器件层面、成本层面等做好最佳平衡。
“现在氢有两种属性，一种是能源的属性，一种是危化品的属性，预测后面对氢的管理可能会放松一些。对于我们制氢设备来讲，要在降本的同时还要把安全性放在第一位。”许卫强调。
