康明斯陆瑞：PEM电解水制氢设备及商业化应用

以“探索‘双碳’路径风光氢储并行”为主题，由中国改革报《能源发展》周刊、中国产业发展促进会氢能分会共同举办的“第七届中国能源发展与创新论坛”近日在京召开。康明斯（中国）投资有限公司制氢设备电力业务负责人陆瑞表示，PEM电解水制氢经过多年的技术积淀，MW级制氢设备已在P2G\P2M\P2F\P2I\P2P等领域商业应用，已经具备规模化商业应用的技术能力和经验积累。

 

 

碳中和目标下，绿氢及相应的水电解技术迎来发展机遇，由绿氢辐射、延伸带动下游行业脱碳、去碳，已成为大势所趋。“康明斯作为拥有75年+ALK水电解技术经验、25年+PEM水电解技术经验的全球化绿氢解决方案提供商，正不断扩大和深化绿氢产业布局，目前在全球范围内已运行600多套ALK技术制氢设备和70多套PEM技术制氢设备。”陆瑞表示，康明斯拥有优秀的技术研发和工程专业能力，以及领先的绿色制氢技术，包括PEM水电解制氢设备和燃料电池解决方案。

 

目前的三大水电解制氢（碱性水电解技术、质子交换膜（PEM）水电解技术以及固体氧化物电解槽技术）分别处于不同的发展阶段，各有其技术特点和适用场景。其中，碱性水电解技术是最为成熟且已实现商业化应用的技术，发展至今已有近百年历程，相较其他技术初始投资成本较低；PEM技术则较为先进，可有效解决KOH电解液回收与循环利用的问题，体积较小且操控灵活，更适用于人口密集的城市地区、分布式使用以及与风光发电等波动性电源深度耦合的应用场景，是非常具有发展前景的电解水制氢工艺；固体氧化物电解槽技术使用陶瓷作为电解质，在高温下对蒸汽进行电解，目前技术尚不成熟，高温热源需求也限制了其经济性，尚处于研发阶段。

 

“PEM电解水制氢技术具备电流密度大且占地面积小；动态响应快、操作范围宽；成品氢气具有高品质、环境友好（氢气纯度可达99.99%）、可带压操作等优点，也是康明斯大力发展的水电解制氢技术方向”。陆瑞认为:“在中短期内，PEM技术可与碱性技术配套使用，充分发挥各自优势，实现项目收益最大化；从长远来看PEM技术在水电解制氢应用中的占比会越来越高”。

 

“从发展趋势来看，降本增效是必须要持续努力的方向，就像10多年前的风电及光伏产业一样，产品需要尽可能标准化，有利于实现批量化生产。康明斯正在研发针对于更大规模，更集中式制氢的百兆瓦级以上的产品，目的也是为了降本增效，实现绿电绿氢项目LCOH最优。”陆瑞说。

 

目前，康明斯的PEM电解水制氢技术及产品已经在世界范围内广泛应用：贝坎库尔的20MW项目是目前全球最大的PEM电解水制氢项目，占地面积450m²~500m²，其中15MW于2020年已经运行，另外5MW于2021年2月投产，单台设备5MW（含2个电堆，世界目前最大单堆）；康明斯在加拿大安大略省的5MW水电制氢设备制氢能力2000kg/天，可平衡电网从而获得低价绿色电能制氢；丹麦HyBalance1.2MWPEM电解水制氢设备可利用可再生能源风能电解水制造绿氢，同时形成了制氢、充装、储氢、输氢、加氢等的产业链的协同示范效应。

 

整体来说，PEM技术在电源侧与可再生能源耦合度高；在电网侧，氢储能具备良好的调峰调频能力，对构建新型电力系统具有先天技术优势。目前康明斯已在国外项目中对此均有应用和实践，同时也验证了PEM技术及其经济性的可行性，国内目前正在进行相关示范，并逐渐形成规模化应用。