派瑞氢能薛贺来：构建“N+H+N” 绿氢体系

4月26日，第四届世纪氢能与燃料电池大会在京召开，中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司技术副总薛贺来发表演讲。

他表示，随着氢能的发展，水电解制氢发展迅速，但由于区别于传统制氢，在发展过程中也会遇到许多问题。
薛贺来从氢能背景及绿氢装备现状、绿氢制备技术关注点两方面分享了绿氢行业中电解之制氢装备与技术的问题。
氢能背景及绿氢装备现状
在双碳”背景下，氢气具有了能源特性，随着国家政策和各省市氢能相关政策的发布，氢能产业步入快车道。
薛贺来介绍了“N+H+N”体系，N是可再生能源，要发展氢能需要可再生能源，后通过氢气储能，或者氢气转化达成能源利用，“N+H+N”是将氢气作为能量存储转化载体的体系。
薛贺来介绍，根据中国氢能联盟研究报告，到2025年我国氢能产业产值将达到1万亿元，到2030年碳达峰的时候将达到3715万吨，氢能源逐渐成为中国终端能源体系的消费主体。
目前前沿的制氢方式是电解水制氢，也就是制绿氢，薛贺来表示，绿氢逐步取代灰氢是必然，到2050年，绿氢利用率将占所有氢气的70%。
全球氢能已经进入产业化快速发展新阶段，目标是到2030年电解水产能装机量达到200GW，到2050年达到5000GW，在发展过程中，各个国家都推出了自己的氢能发展的路线图，尤其是沙特阿拉伯中东国家，也进行了能源转型。根据预测，国内绿氢到2025年年需求总量为3500万吨氢气，其中绿氢占了35万吨。到2030年年需求量3700万吨，绿氢将达到500万吨。
绿氢制备技术关注点
薛贺来表示，大功率、高效、低成本、长寿命的制氢设备是主要发展趋势，并在将来适应模块化、组合式、自适应的多台套联动绿氢系统。当前电解水制氢技术包括传统碱性电解（ALK）、质子交换膜（PEM）、碱性阴离子交换膜（AEM）和固体氧化物（SOFC）。
传统碱性电解槽和质子交换膜在市场中有一定应用，从目前水电解技术的发展来看，2030年之前，碱性、PEM 电解制氢技术仍然作为市场主流广泛应用。碱性制氢装备市场容量保持在85%以上；阴离子交换膜（AEM）与固体氧化物（SOEC）制氢技术由实验阶段转为小型化应用阶段。2060年之前，围绕清洁化、低碳化、低成本的需求，各类制氢技术结合应用场景形成多元制氢体系。
薛贺来表示，随着技术的发展，碱性电解槽和PEM电解槽依然为发展的主体，当前碱性电解槽成本较低、规模较大，PEM成本相对较高，但与可再生能源契合更为紧密，所以在发展过程中要进一步降低PEM电解槽的制造成本。
本质技术提升及系统优化是氢能发展的根本，要进一步降低电解槽能耗，电极和电极隔膜是最主要的。
今年三千例电解槽已投入市场，区别于小规模电解槽，一千例电解槽在各种控制上，从工艺系统、电源系统、控制系统方面都有明显变化。如在温度控制上大槽体温度控制起来没有小槽体控制的那么平稳，液位、温度、循环量等参数在大规模制氢中也是相互影响的。
薛贺来提到，可再生能源也是风电光伏制氢源头，能量管理系统电压等级变化、直流变化统称为能量管理系统，电解水制氢如何更好的跟可再生能源进行匹配，适应可再生能源波动性间歇性的发电特性，是电解水制氢需要研究的课题。
而对于提高大规模制氢效率底下问题，薛贺来分析，是前期能量的管理出了问题，一部分电量没有作用到电解槽上，规模的扩大也增加了电量的损失，但电量损失在哪里还需要一定时间的探讨。此外随着规模的扩大，也要注意水电解制氢装置的安全性。
除槽体的本质外，随着规模的扩大，气液分离技术也要作出提升，薛贺来表示，如果全靠重力分离容器会，不仅体积很大，并且分离的不完全，会影响到电解效率和气体纯度。
系统控制技术是将水电解制氢系统充分跟前期可再生能源电力系统给它结合起来，包括但不限于管理级的网络、控制极网络、站点级网络。
在最后，薛贺来提出，用户最终关注的是制氢成本，而这需要降低设备成本和用电成本，同时还要提高设备利用率。在设备技术层面，要从槽体的本质、辅助设备以及能源管理方面进行解决，提高电解效率，提升电解的品质。

（根据嘉宾现场演讲整理，未经嘉宾本人审核）