氢能源行业系列报告之制氢篇：碳中和催生氢能应用大有空间重视制氢环节投资机会-210727（30页）.pdf

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1、高温固体氧化物水电解：不同于碱性水电解和 PEM 水电解，高温固体氧化物水电解制氢采用固体氧化物为电解质材料，工作温度 7001000，制氢过程电化学性能显著提升，效率更高。SOEC 电解槽电极采用非贵金属催化剂，阴极材料选用多孔金属陶瓷 Ni/YSZ，阳极材料选用钙钛矿氧化物，电解质采用 YSZ 氧离子导体，全陶瓷材料结构避免了材料腐蚀问题。高温高湿的工作环境使电解槽选择稳定性高、持久性好、耐衰减的材料受到限制，也制约 SOEC 制氢技术应用场景的选择与大规模推广。目前 SOEC 制氢技术仍处于实验阶段。国内中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、中国科技大学开展了探索研究。国外 SOEC

2、技术研究集中在美国、日本和欧盟，主要机构包括三菱重工、东芝、京瓷、爱达荷国家实验室、Bloom Energy、托普索等，研究聚焦在电解池电极、电解质、连接体等关键材料与部件以及电堆结构设计与集成。2030 年，在优势地区或将实现绿氢和灰氢平价。据 hydrogen council 发布的最新报告Hydrogen Insights，绿氢成本的下降速度继续超过此前的预期。三大因素推动了绿氢成本下降超预期，1）资本支出需求正在下降。由于电解槽供应链规模的增长，到 2030年，电解槽的资本支出将大幅下降，在系统层面上约为 200-250 美元/kW。2）能源平准化成本正在下降。受益于可再生能源的大规模

3、部署，可再生能源成本持续下降，比先前预期低了 15%，尤其是在太阳辐射量大的地区。3）利用水平持续升高。生产集中化、与可再生能源更好的组合等因素，共同推动着大规模的综合绿氢项目正在实现更高的电解槽利用水平。如果引入二氧化碳成本，绿氢将在 2028 年-2034 年实现平价。PEM 水电解制氢纯度最高，针对特定行业考虑提纯成本，PEM 水电解制氢优势进一步显现。从氢气的下游应用领域来看，据 IEA 数据，目前氢的四大单一用途（包括纯氢和混合氢）分别是：炼油（33%）、合成氨（27%）、合成甲醇（11%）和直接还原铁矿石生产钢铁（3%），此外氢气还用于冶金、航天、电子、玻璃、精细化工、能源等众多领域，但占比较小。不同应用场景对于氢气纯度要求不同，不同方式制氢纯度不同，采用电解水方式制氢，氢气纯度最高，其中 PEM 水电解制氢纯度高达 99.999%，具有明显优异性，但其成本较高，适合为用氢量相对较小但对氢气纯度、杂质含量要求苛刻的行业提供氢源。煤制氢纯度最低，氢气纯度为 48%54%，成本相对较低，需要进行提纯处理，工艺流程相对复杂，可为用氢量大的产业提供氢源。