新型电解水制氢技术路线(一):SOEC独辟蹊径 静待花开
SOEC 独辟蹊径,新型线辟在高温,电解C独待花但高温是水制术路一把双刃剑。不同于碱性、氢技PEM 等常温电解水制氢方式,辟蹊SOEC 的径静工作温度达到650-850℃。高温带来了低电耗的新型线优势,但也对电解槽材料的电解C独待花耐久性和稳定性提出了更高要求。①温度越高,水制术路电解水制氢所需的氢技电耗越低。简单理解,辟蹊碱性和PEM 完全依靠电能拆开氢氧键,径静SOEC 依靠热能和电能拆开氢氧键,新型线所需电能更少,电解C独待花电耗更低。水制术路②长期的高温高湿运行环境对材料造成衰减,影响电解槽使用寿命。
电池片的制备和密封技术决定SOEC 的性能优劣。SOEC 电池片的制备类似陶瓷烧制,最后成型的产品和陶瓷片也相像,制备关键环节包括浆料制备-平板流延-叠压-烧结-丝网印刷;可以把SOEC 制备形象理解为摊煎饼,首先要给煎饼配料(浆料制备),然后放到在锅底上用刮刀抹均匀(平板流延),最后煎熟变得脆硬(烧结)。电池片的密封技术也十分关键,影响SOEC 的耐久性和效率。目前国内SOEC 的自动化生产程度还不高,规模化程度较低,制造成本较高;若仅从材料角度考虑,电堆的材料成本为1352 元/kW,包括电池片材料成本、框架材料成本、密封材料成本。未来SOEC 系统成本的下降来自制备工艺成熟带来的产线良品率提升,以及供应链成熟化和规模化。
SOFC/SOEC 的可逆性极强,两者制备过程及所用材料基本一致,不管是国内外,从事SOEC的企业大多是从SOFC 转型而来。目前,海外SOFC/SOEC 企业的产品成熟度要领先于国内,代表企业有美国Bloom Energy、丹麦Topsoe、德国Sunfire。2022 年是国内电解槽发展的元年,相比碱性电解槽的一片火热,SOEC 就显得要清静许多。一方面,SOEC 的技术流派相对小众,上海硅酸盐研究所、上海应用物理研究所、宁波材料技术研究所、清华大学等科研院校是国内SOFC/SOEC 技术研究的重地;另一方面,SOEC 仍然处于走出实验室放大的阶段,产品成熟度和放量能力还在提升。国内企业来看,潮州三环具有50 年电子陶瓷生产经验,是国内SOFC 领域的龙头企业;其他代表企业还包括宁波索福人、质子动力、臻泰能源等。
风险提示:技术突破不及预期、成本下降不及预期、产业政策不及预期
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