制氫不算什么新事物。在上個(gè)世紀(jì)，人們已經(jīng)學(xué)會(huì)用化石燃料制造氫氣，后來這種會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體的制氫方式被稱為“灰氫”。但是隨著對(duì)碳排放的重視，以新能源制得的綠氫開始進(jìn)入人們的視野。這種從未規(guī)模化的電解水制氫技術(shù)顯出更大的吸引力。與此同時(shí)，國內(nèi)制氫設(shè)備行業(yè)迎來了一股強(qiáng)大的逆襲勢(shì)頭，正在引領(lǐng)著綠色能源新時(shí)代的到來。

國內(nèi)清潔能源技術(shù)企業(yè)江蘇天合元?dú)淇萍加邢薰荆ㄒ韵潞喎Q“天合元?dú)?rdquo;）通過持續(xù)創(chuàng)新，制造的首臺(tái)套堿性電解水制氫設(shè)備“天擎”系列在實(shí)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(xiàng)目中，為國內(nèi)清潔能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)和發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

 

 

Part 1

縱觀過往，在制氫設(shè)備市場(chǎng)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(shì)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(shì)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(jì)，近兩年國家部委共計(jì)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。可以預(yù)判，隨著氫能中長期發(fā)展規(guī)劃的影響面持續(xù)擴(kuò)大及各級(jí)政策的落地，氫能產(chǎn)業(yè)順勢(shì)而起指日可待。

但是對(duì)于氫能的開發(fā)和利用，我國仍然處在一個(gè)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(dá)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(dòng)汽車甚至通信產(chǎn)業(yè)類似，完全可以依托我國強(qiáng)大的工業(yè)底蘊(yùn)，通過企業(yè)不斷的自主創(chuàng)新和市場(chǎng)應(yīng)用，達(dá)成規(guī)模效應(yīng)，形成全球競(jìng)爭力，進(jìn)而實(shí)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(shí)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(jì)產(chǎn)值超過10萬億元；全國加氫站達(dá)到1萬座以上，交通運(yùn)輸、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)?shí)現(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(shí)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?dú)涑闪ⅰ＿@個(gè)年輕的企業(yè)通過不斷推動(dòng)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(tái)套下線運(yùn)行。“天擎”系列以其卓越的性能特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效制取綠色氫氣，并能為實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電提供可靠支持；其先進(jìn)的設(shè)計(jì)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(qiáng)大動(dòng)力。

Part 2

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?dú)鋱F(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的持續(xù)研究和實(shí)驗(yàn)，克服了技術(shù)難題，不斷優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)備性能。經(jīng)過不斷的試錯(cuò)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(gè)生產(chǎn)制造的過程中的嚴(yán)謹(jǐn)性。”天合元?dú)淇偣こ處焺⑷f明強(qiáng)調(diào)，“在設(shè)備制造過程中，無論是一個(gè)小螺絲還是一個(gè)極板上的小毛刺，我們都予以高度關(guān)注。舉個(gè)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(gè)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(duì)可靠性。”在他看來，制氫設(shè)備絕對(duì)不能存在大概、應(yīng)該、差不多。

 

 

“去年在整個(gè)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(shí)候很熱，恨不得要把地烤焦了，冷的時(shí)候呼一口氣眼鏡都看不見，但這個(gè)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?yàn)閷?duì)設(shè)備生產(chǎn)過程的全程把控，才能夠保證設(shè)備在各個(gè)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(dá)到99.61%，這個(gè)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(yùn)行的要求。天合元?dú)涞目蛻舳诵枨笫?4小時(shí)不停機(jī)運(yùn)行，這對(duì)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?dú)涞漠a(chǎn)品在出貨前會(huì)在工廠實(shí)測(cè)，經(jīng)過一個(gè)多月的長時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，天擎的能耗和整體表現(xiàn)一直很穩(wěn)定，這其實(shí)很不容易。

除了設(shè)計(jì)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(xiǎn)性的設(shè)備，安全都是客戶端首要考慮的因素，無論是哪個(gè)行業(yè)，安全生產(chǎn)必須放在第一位。一個(gè)公司能否正常運(yùn)營，關(guān)鍵在于安全性能是否可靠，因?yàn)橐黄鸢踩鹿士赡軙?huì)給公司帶來巨大損失。”劉萬明強(qiáng)調(diào)，“在南玻進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試和運(yùn)行過程中，我們對(duì)所有報(bào)警點(diǎn)、連鎖點(diǎn)和自動(dòng)控制進(jìn)行了全面測(cè)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(dòng)化PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)行編程時(shí)，我們會(huì)對(duì)每一個(gè)報(bào)警點(diǎn)和連鎖點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，并記錄每一個(gè)測(cè)試結(jié)果。在運(yùn)行過程中，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)引擎選型的問題，系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)行自動(dòng)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(gè)事情，也就是說對(duì)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(jiān)持，是每個(gè)人堅(jiān)持不懈去奉獻(xiàn)的結(jié)晶。他們深知，只有通過團(tuán)隊(duì)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(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，為行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。我們將繼續(xù)延展這份堅(jiān)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(xiàn)力量。

 

 

Part 3

在業(yè)界看來，天合元?dú)浜鸵瞬喜５臓渴质且淮?ldquo;雙碳”背景下的雙向奔赴。這離不開宜昌南玻對(duì)于綠色能源的高度認(rèn)知和天合元?dú)涞脑O(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)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(chǎng)中，LCOH（單位氫成本）是評(píng)估綠氫經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(dá)到3.9kWh/Nm³，在不同應(yīng)用場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的LCOH，對(duì)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(yùn)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(diǎn)很重要，與輸出能耗同等的產(chǎn)品相比，天擎通過對(duì)管路的合理布置設(shè)計(jì)，可以縮小30%的體積，這樣應(yīng)用的場(chǎng)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(xiàng)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(dá)2000Nm³/h。

“現(xiàn)在整個(gè)市場(chǎng)對(duì)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(jì)，我們都關(guān)注每一個(gè)細(xì)節(jié)，確保能源的有效利用。以南玻項(xiàng)目中的設(shè)備為例，我們的設(shè)計(jì)符合常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)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(hù)和智能化控制等特點(diǎn)，采用一體式撬裝設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，確保整個(gè)系統(tǒng)安全可靠。在面對(duì)惡劣環(huán)境時(shí)，天合元?dú)淇商峁┒ㄖ频囊苿?dòng)式制氫站，其方便的安裝和出色的機(jī)動(dòng)性，可進(jìn)行快捷運(yùn)輸，有效解決“燃料氫”的經(jīng)濟(jì)性和氫儲(chǔ)運(yùn)的安全性問題。實(shí)現(xiàn)站內(nèi)制氫自給自足，還因?yàn)闊o需長管拖車運(yùn)輸、無裝卸車環(huán)節(jié)而無運(yùn)輸成本，可減低終端用氫成本。

Part 4

宜昌南玻硅材料與天合元?dú)涔餐献鞯某晒Π咐菄a(chǎn)制氫設(shè)備逆襲的生動(dòng)典范。通過引入天擎系列，宜昌南玻硅材料實(shí)現(xiàn)了對(duì)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?dú)涞?ldquo;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(tái)上彰顯了中國制氫技術(shù)的實(shí)力和競(jìng)爭力。

自“天擎”系列立項(xiàng)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。這不僅僅設(shè)備成功的成果，更是國產(chǎn)清潔能源技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和推動(dòng)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(dòng)了國內(nèi)清潔能源產(chǎn)業(yè)的升級(jí)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(shí)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?dú)浼夹g(shù)創(chuàng)新的腳步依然不會(huì)停止。

“對(duì)于一個(gè)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(diǎn)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?dú)淠壳霸趪鴥?nèi)算是力爭領(lǐng)先，但并不滿足于停滯不前。

“我們?nèi)栽谶M(jìn)行研發(fā)，并尋求新的突破。我們還要進(jìn)一步提升設(shè)備，推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。我們目前的重點(diǎn)是減輕操作方面的痛點(diǎn)，同時(shí)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?dú)湟苍谔剿骱Ｋ茪浼夹g(shù)的機(jī)會(huì)，只要能為市場(chǎng)帶來突破 ，技術(shù)團(tuán)隊(duì)一定會(huì)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(duì)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(duì)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(huì)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(shí)間的，不可能一蹴而就，因此我們需要一定的時(shí)間來滿足要求。我覺得需要一定的時(shí)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(huì)停止，也不會(huì)原地踏步。我們要繼續(xù)向前邁進(jìn)，因?yàn)闅淠苄袠I(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(shí)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(jìn)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(chǔ)運(yùn)加裝備的降價(jià)，氫氣價(jià)格也會(huì)隨之下降，既清潔又便宜的氫氣已經(jīng)為時(shí)不遠(yuǎn)了。

行業(yè)專家預(yù)計(jì)，隨著氫能技術(shù)創(chuàng)新體系逐步完善，在制氫、儲(chǔ)氫、燃料電池等領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，氫氣應(yīng)用的成本將進(jìn)一步下降，未來有望大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)。天合元?dú)涞葒鴥?nèi)巨頭企業(yè)紛紛入局，搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)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！