制氫不算什么新事物。在上個世紀(jì)，人們已經(jīng)學(xué)會用化石燃料制造氫氣，后來這種會產(chǎn)生大量溫室氣體的制氫方式被稱為“灰氫”。但是隨著對碳排放的重視，以新能源制得的綠氫開始進入人們的視野。這種從未規(guī)?；碾娊馑茪浼夹g(shù)顯出更大的吸引力。與此同時，國內(nèi)制氫設(shè)備行業(yè)迎來了一股強大的逆襲勢頭，正在引領(lǐng)著綠色能源新時代的到來。
國內(nèi)清潔能源技術(shù)企業(yè)江蘇天合元氫科技有限公司（以下簡稱“天合元氫”）通過持續(xù)創(chuàng)新，制造的首臺套堿性電解水制氫設(shè)備“天擎”系列在實現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型方面取得了令人矚目的成果，并成功應(yīng)用于宜昌南玻項目中，為國內(nèi)清潔能源產(chǎn)業(yè)升級和發(fā)展帶來新的機遇。
01
縱觀過往，在制氫設(shè)備市場中，海外企業(yè)長期以來壟斷的現(xiàn)象給國內(nèi)企業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。技術(shù)壁壘、專利掌控以及生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)勢等因素，使得國內(nèi)企業(yè)在制氫設(shè)備領(lǐng)域一直處于劣勢地位。這種壟斷局面不僅限制了國內(nèi)綠色能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也使得我國在能源自主可控方面面臨巨大的挑戰(zhàn)。
據(jù)統(tǒng)計，近兩年國家部委共計發(fā)布50余條氫能相關(guān)政策，地方發(fā)布300多條氫能相關(guān)政策?？梢灶A(yù)判，隨著氫能中長期發(fā)展規(guī)劃的影響面持續(xù)擴大及各級政策的落地，氫能產(chǎn)業(yè)順勢而起指日可待。
但是對于氫能的開發(fā)和利用，我國仍然處在一個前期和發(fā)展中的水平，許多關(guān)鍵技術(shù)問題仍未得到解決，核心技術(shù)裝備國產(chǎn)化成為氫能的“阿喀琉斯之踵”。與發(fā)達國家相比，我國在氫能自主技術(shù)研發(fā)、裝備制造、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面仍有一定差距。
從行業(yè)角度看，氫能產(chǎn)業(yè)與風(fēng)電光伏、純電動汽車甚至通信產(chǎn)業(yè)類似，完全可以依托我國強大的工業(yè)底蘊，通過企業(yè)不斷的自主創(chuàng)新和市場應(yīng)用，達成規(guī)模效應(yīng)，形成全球競爭力，進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)后發(fā)先至。目前階段也需要通過技術(shù)創(chuàng)新來提升產(chǎn)品性能，并實現(xiàn)更高效率和更低成本的技術(shù)應(yīng)用。
《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》指出，到2050年我國氫能在中國能源體系中的占比約為10%，氫氣需求量接近6000萬噸，年經(jīng)濟產(chǎn)值超過10萬億元；全國加氫站達到1萬座以上，交通運輸、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)氫能普及應(yīng)用。近年來，國內(nèi)企業(yè)通過不懈的努力和創(chuàng)新，逐漸實現(xiàn)了國產(chǎn)制氫設(shè)備的逆襲。
“天擎”就是在這樣的背景下誕生的。
2021年，天合元氫成立。這個年輕的企業(yè)通過不斷推動創(chuàng)新，成功開發(fā)出高效能源轉(zhuǎn)化和可靠穩(wěn)定性的“天擎”系列堿性水制氫設(shè)備。并在2022年成功首臺套下線運行。“天擎”系列以其卓越的性能特點，實現(xiàn)了高效制取綠色氫氣，并能為實現(xiàn)新能源發(fā)電提供可靠支持；其先進的設(shè)計和工藝流程，使其具有出色的能源利用效率和可持續(xù)性，為國內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)帶來了全新的變化，為綠色能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了強大動力。
02
當(dāng)然，這一突破性創(chuàng)新的背后付出了巨大的努力和研發(fā)艱辛。天合元氫團隊經(jīng)過多年的持續(xù)研究和實驗，克服了技術(shù)難題，不斷優(yōu)化和改進設(shè)備性能。經(jīng)過不斷的試錯和迭代，最終成功讓“天擎”問世。
“最關(guān)鍵的就是在設(shè)備整個生產(chǎn)制造的過程中的嚴(yán)謹(jǐn)性。”天合元氫總工程師劉萬明強調(diào)，“在設(shè)備制造過程中，無論是一個小螺絲還是一個極板上的小毛刺，我們都予以高度關(guān)注。舉個簡單的例子，我們的電池組裝中，當(dāng)我們組裝了200多片后，發(fā)現(xiàn)了一個疑問，我們立刻將這200多片全部拆解，重新組裝，以確保設(shè)備的絕對可靠性。”在他看來，制氫設(shè)備絕對不能存在大概、應(yīng)該、差不多。
“去年在整個設(shè)備的生產(chǎn)過程中，我們的幾位總工程師全程待在車間內(nèi)。車間沒有空調(diào)，熱的時候很熱，恨不得要把地烤焦了，冷的時候呼一口氣眼鏡都看不見，但這個只是小意思，我們都習(xí)慣了，不在這里我們放心不下。也正因為對設(shè)備生產(chǎn)過程的全程把控，才能夠保證設(shè)備在各個方面的穩(wěn)定性和技術(shù)操作的卓越表現(xiàn)，最終取得了今天的成果。”
劉萬明表示，我們關(guān)注的主要參數(shù)是氫氣的純度。與行業(yè)內(nèi)常用的隔膜技術(shù)相比，我們采用了PPS（聚苯硫醚）技術(shù)，經(jīng)過后處理裝置分離得到的氫氣純度為99.86%，氧氣純度達到99.61%，這個結(jié)果是優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19774-2005《水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求》中4.1 分類中氣體純度。
據(jù)劉萬明介紹，大型制氫設(shè)備面臨的主要問題是無法滿足長期運行的要求。天合元氫的客戶端需求是24小時不停機運行，這對設(shè)備的穩(wěn)定性提出了很高的要求。根據(jù)出廠管控要求，天合元氫的產(chǎn)品在出貨前會在工廠實測，經(jīng)過一個多月的長時間運行測試，天擎的能耗和整體表現(xiàn)一直很穩(wěn)定，這其實很不容易。
除了設(shè)計層面的優(yōu)化，安全性也是能源行業(yè)的底線。“不論是什么類型的設(shè)備，尤其是像我們的制氫設(shè)備這樣存在一定危險性的設(shè)備，安全都是客戶端首要考慮的因素，無論是哪個行業(yè)，安全生產(chǎn)必須放在第一位。一個公司能否正常運營，關(guān)鍵在于安全性能是否可靠，因為一起安全事故可能會給公司帶來巨大損失。”劉萬明強調(diào)，“在南玻進行設(shè)備的調(diào)試和運行過程中，我們對所有報警點、連鎖點和自動控制進行了全面測試，并得到了客戶的積極認(rèn)可。”
劉萬明提到，“設(shè)備采用全自動化PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)進行編程時，我們會對每一個報警點和連鎖點進行測試，并記錄每一個測試結(jié)果。在運行過程中，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一個引擎選型的問題，系統(tǒng)都會進行自動處理。可以說，我們的設(shè)備在安全性和穩(wěn)定性方面取得了顯著提升。”
“不管過程怎么艱辛，都認(rèn)為很正常的一個事情，也就是說對于我們來說沒什么值得可說的。”劉萬明表示。“這只是我們職責(zé)范圍內(nèi)的常規(guī)事務(wù)。我們認(rèn)為這些事情是我們應(yīng)該做的，每件事情都是非常平常的。”
“天擎”的誕生，是一群人的堅持，是每個人堅持不懈去奉獻的結(jié)晶。他們深知，只有通過團隊的合作和努力，才能取得如此出色的成績。他們相信，只有通過不斷追求卓越，才能不斷推動技術(shù)的進步，為行業(yè)的發(fā)展做出貢獻。我們將繼續(xù)延展這份堅持和努力，為未來的氫能發(fā)展探索新的可能性，為構(gòu)建更美好的世界貢獻力量。
03
在業(yè)界看來，天合元氫和宜昌南玻的牽手是一次“雙碳”背景下的雙向奔赴。這離不開宜昌南玻對于綠色能源的高度認(rèn)知和天合元氫的設(shè)計理念。
隨著全球?qū)G色能源的需求不斷增長，各行各業(yè)都在積極尋求實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的途徑。在這股綠色轉(zhuǎn)型的浪潮中，宜昌南玻深刻認(rèn)識到轉(zhuǎn)向綠色能源的緊迫性和重要性，需要通過可靠、高效的解決方案，實現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型，減少碳排放，提高能源利用效率。
為了滿足宜昌南玻硅材料的需求， “天擎”系列從技術(shù)水平、制造工藝、效率等方面著手，推動電解水制氫成本下降，成為了宜昌南玻的理想選擇。
與傳統(tǒng)堿性電解槽相比，天擎系列具備更高的電解效率和更低的能耗，能夠?qū)崿F(xiàn)資產(chǎn)投入的節(jié)約。在氫能市場中，LCOH（單位氫成本）是評估綠氫經(jīng)濟性的核心指標(biāo)。根據(jù)核算，每降低0.1kWh/Nm³的制氫直流電耗，可間接降低1.8%-2.2%的LCOH，進而降低10%-25%的制氫設(shè)備初始投資。天擎系列在滿載狀態(tài)下的直流電耗可降至4.3kWh/Nm³，未來有望達到3.9kWh/Nm³，在不同應(yīng)用場景中實現(xiàn)最優(yōu)的LCOH，對于降低制氫成本具有重要意義。
其他方面“天擎”也表現(xiàn)的很好。從電流密度來看，它整體運行的電流密度可以提高約50%-75%，降低10%-15%的直流電耗，而且有一點很重要，與輸出能耗同等的產(chǎn)品相比，天擎通過對管路的合理布置設(shè)計，可以縮小30%的體積，這樣應(yīng)用的場景就更加靈活廣泛。氣體的純度也完全滿足客戶用于多晶硅還原的要求。此次南玻項目使用的是1000 Nm³/h的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，但是根據(jù)客戶的需求不同可以定制，最大單槽產(chǎn)氫量可達2000Nm³/h。
“現(xiàn)在整個市場對能源的需求和客戶的要求非常重要。因此，在制造過程中，我們非常關(guān)注能源消耗的問題。無論是材料的選擇還是內(nèi)部零部件的設(shè)計，我們都關(guān)注每一個細(xì)節(jié)，確保能源的有效利用。以南玻項目中的設(shè)備為例，我們的設(shè)計符合常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，但實際制造出來的設(shè)備在行業(yè)中的能源消耗是最低的。”劉萬明這樣說。
天擎系列具備易維護和智能化控制等特點，采用一體式撬裝設(shè)計，可實現(xiàn)獨立控制，確保整個系統(tǒng)安全可靠。在面對惡劣環(huán)境時，天合元氫可提供定制的移動式制氫站，其方便的安裝和出色的機動性，可進行快捷運輸，有效解決“燃料氫”的經(jīng)濟性和氫儲運的安全性問題。實現(xiàn)站內(nèi)制氫自給自足，還因為無需長管拖車運輸、無裝卸車環(huán)節(jié)而無運輸成本，可降低終端用氫成本。
04
宜昌南玻硅材料與天合元氫共同合作的成功案例是國產(chǎn)制氫設(shè)備逆襲的生動典范。通過引入天擎系列，宜昌南玻硅材料實現(xiàn)了對傳統(tǒng)能源的轉(zhuǎn)型，也為其他類似行業(yè)樹立了榜樣。隨著綠色能源轉(zhuǎn)型的迫切需求，越來越多的企業(yè)開始關(guān)注可再生能源的利用和綠色技術(shù)的應(yīng)用。
天合元氫的“天擎”系列制氫設(shè)備的突破性創(chuàng)新，不僅為國內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)提供了可靠的解決方案，也在國際舞臺上彰顯了中國制氫技術(shù)的實力和競爭力。
自“天擎”系列立項至今，不僅見證了設(shè)備從研發(fā)到首次商業(yè)化落地的跨越式變革。更重要的是，它引領(lǐng)了國內(nèi)制氫設(shè)備行業(yè)的突破和發(fā)展。這不僅僅是設(shè)備成功的成果，更是國產(chǎn)清潔能源技術(shù)的實際應(yīng)用和推動的里程碑。
國產(chǎn)“天擎”系列堿性電解水制氫設(shè)備的突破不僅解決了國內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)面臨的海外壟斷問題，也推動了國內(nèi)清潔能源產(chǎn)業(yè)的升級和發(fā)展。通過自主創(chuàng)新和技術(shù)突破，國產(chǎn)制氫設(shè)備成為了國內(nèi)企業(yè)實現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型的重要選擇。
隨著綠色能源的需求不斷增長，天合元氫技術(shù)創(chuàng)新的腳步依然不會停止。
“對于一個企業(yè)的發(fā)展來說，首先靠的是有技術(shù)的基礎(chǔ)，然后還要看公司的投入。這兩點缺一不可。沒有技術(shù)，再大的投入也沒有用；但有了技術(shù)，如果公司不投入，也無法發(fā)展。這兩者是相輔相成的關(guān)系。”劉萬明表示，在技術(shù)方面，天合元氫目前在國內(nèi)算是力爭領(lǐng)先，但并不滿足于停滯不前。
“我們?nèi)栽谶M行研發(fā)，并尋求新的突破。我們還要進一步提升設(shè)備，推動技術(shù)的發(fā)展。我們目前的重點是減輕操作方面的痛點，同時也在積極尋求新的材料。希望做到技術(shù)與設(shè)備的同步發(fā)展。”據(jù)劉萬明透露，目前，天合元氫也在探索海水制氫技術(shù)的機會，只要能為市場帶來突破 ，技術(shù)團隊一定會全力以赴，毫無保留！
過去制造的綠氫只需要滿足半導(dǎo)體、醫(yī)藥、航天這樣的少量高精尖行業(yè)，但現(xiàn)在中國對氫氣的定位是一種“能源”。能源意味著必須做到低成本、大規(guī)模、可靠和安全和國產(chǎn)化。
劉萬明認(rèn)為，對于中國企業(yè)來說，有很多企業(yè)還習(xí)慣了比較粗放管理方式，如果仍然延續(xù)這種粗放的方式，就會引起一些爭議和不足之處。在這方面，中國氫能設(shè)備制造需要更加細(xì)心。
“研發(fā)是需要時間的，不可能一蹴而就，因此我們需要一定的時間來滿足要求。我覺得需要一定的時間好好打磨出精品。” 劉萬明感嘆道，“在氫能技術(shù)方面，我們肯定不會停止，也不會原地踏步。我們要繼續(xù)向前邁進，因為氫能行業(yè)具有一些特殊性。”
目前，氫能產(chǎn)業(yè)已在國產(chǎn)替代過程中實現(xiàn)成本的快速下降，后續(xù)還需要通過技術(shù)創(chuàng)新、工程創(chuàng)新進一步降低裝備成本；另外，隨著新能源發(fā)電成本的下降，以及制儲運加裝備的降價，氫氣價格也會隨之下降，既清潔又便宜的氫氣已經(jīng)為時不遠(yuǎn)了。
行業(yè)專家預(yù)計，隨著氫能技術(shù)創(chuàng)新體系逐步完善，在制氫、儲氫、燃料電池等領(lǐng)域不斷實現(xiàn)技術(shù)突破，氫氣應(yīng)用的成本將進一步下降，未來有望大規(guī)模進入市場。天合元氫等國內(nèi)巨頭企業(yè)紛紛入局，搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，助力我國能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展，必將讓我們看到更加綠色、清潔的能源未來！
