高温电解水制氢的难点（你们知道电解水制氢经济性难题怎么解吗）

目前，氢能的发展备受关注。因为它的跨界耦合特点，是公认的清洁能源体系建设的助推器。传统的制氢方法有天然气制氢和煤制氢，但仍难以摆脱对化石能源的依赖。近两年来，可再生能源电解水制氢技术逐渐发展起来，其工艺简单、无污染，被认为是制氢的最佳路线。

根据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，到2050年，中国氢能的比重美国的能源系统将是10%左右，氢能的需求将接近6000万吨。可再生能源电解水制氢将成为有效的氢气供应商，但各界寄予厚望的电解水制氢仅占总制氢能力的4%。原因何在？

目前还处于起步阶段，成本高削弱了剩余动力优势。

由于电成本约占水电解制氢总生产成本的80%，所以水电解制氢成本的关键在于能耗。降低成本有两种方法：

首先是降低电解过程中的能耗，可以通过发展PEM(质子交换膜电解)和SOEC(固体氧化物电解)技术来实现；

第二，利用低成本的电力作为制氢的原料，关键在于发展光伏和风电。

"目前，我国新能源装机逐年增加，远远超过电网承载能力，新能源消纳矛盾突出。风、光、水的用电量逐年增加，在一定程度上为可再生能源电解水制氢提供了有利条件。"康明斯战略部氢能项目负责人杨小科说。

根据国家能源局公布的数据，2018年，我国弃风弃电量为554亿千瓦时。如果每立方米氢气用电量为5千瓦时，全国弃风发电可生产110.8亿立方米高纯氢气；水电方面，2018年，中国中国的年弃水量达到691亿千瓦时，水电大量过剩。

"利用电解水制氢可以有效缓解水电废弃问题。利用剩余水电制氢，将废水变废为宝，不仅可以制氢，还可以提高水电工程的综合经济效益。"中新能源科技股份有限公司董事长周也指出，利用过剩的水电、光伏、风电制氢在技术上是可行的，但其未能形成规模化发展的主要症结在于制氢成本过高。

我国煤制氢技术路线成本在0.8—1.2元/标之间，天然气制氢成本受原料价格影响较大。综合成本略高于燃煤，为0.8—1.5元/标。电解水制氢，按照目前每立方米制氢消耗约5—5.5千瓦时电计算，即使采用低谷电(电价为0.25元/千瓦时)，加上电以外的固定投资，也能实现制氢。"电解水设备方面，其成本高于其他制氢方法。"周说，在同样规模的制氢系统中，电解水制氢的成本约为天然气的1.5倍，煤的3倍。与其他制氢方法相比，可再生能源电解水没有价格优势。"电解水作为一种可再生能源，其制氢的数量和体积近年来增长迅速，社会各界的热情也在升温，但规模和探索仍处于起步阶段。"杨晓彤说。

而生产、储存和运输成本制约了s

对此，周表示，虽然风电富集地区可以满足可再生能源电解水制氢的电价成本要求，但对于可再生能源富集地区，如新疆、甘肃、内蒙古、四川、云南等地，耗氢能力相对有限。因此，产生的氢气需要运输到其他大规模应用氢能的城市。"氢气的运输成本高，效率低。"周说，目前，中国最常见的氢气运输方式是高压储氢罐拖车运输，但其运输效率极低，只有1-2%。

我们知道，一辆高压储氢罐拖车的成本约为160万元，其百公里运输成本为8.66元/公斤。随着距离的增加，其运输成本仍将在劳动力和燃料成本的推动下大幅上升。如果用液氢罐车运输氢气，虽然运输效率明显提高，但一辆液氢罐车投资400万元，液氢罐车百公里储运成本13.57元/公斤。如果距离增加到500公里，成本为14.01元/公斤。"氢气的运输成本占终端氢气价格的很大一部分，这极大地阻碍了水电解制氢这一可再生能源的大规模发展。"周对说道。

甲醇储氢项目有望打开新局面。

对于氢气储运成本高、难度大的问题，中科院院士、中科院大连化物所研究员李灿近日表示，目前，兰州新区液体太阳能燃料项目开发了二氧化碳加氢制甲醇的储存方式，为氢气运输提供了新的途径。可以解决高压运输、储存成本和安全问题，实现二氧化碳回收和全程清洁的目标。

兰州新区液体太阳能燃料项目于2018年开工。该项目利用10MW光伏电解水制氢，产生的氢气再与企业排放的二氧化碳结合合成甲醇。"兰州新区液体太阳能燃料项目将利用产生的氢气合成甲醇，省去了运输氢气的高额成本，效率提高到80%以上。目前，该项目还在张家港等地进行了论证。"周对说道。

对此，中科院大连化物所副研究员王认为，该项目的技术路线对缓解中国美国的能源安全问题乃至全球生态文明建设：一方面探索了我国西部地区丰富的太阳能等可再生能源的优化利用模式，将太阳能等可再生能源转化为液体燃料甲醇，为有效利用除UHV输电以外的可再生能源提供了一条路径；另一方面，甲醇这种液体燃料也是绿色氢载体，有助于解决氢能储存和运输的安全问题。

关于电解水制氢的未来发展，杨小科表示，近年来，电解水制氢这一可再生能源的发展无论项目数量还是规模都在加快。"从长远来看，经济性是未来可再生能源电解水制氢市场可持续发展的关键。

为了实现经济，除了政府在美国政策支持下，电解水制氢可再生能源企业也应不断探索氢能发展的全产业链商业模式，找到氢能的终端应用场景。电解水制氢的规模化和产业化指日可待。"杨小科说。

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