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2021年7月，歐洲最大的質子膜交換電解（PEM）制氫項目在德國科隆市萊茵煉廠（REFHYNE）投運，該項目裝配了10MW級PEM電解槽，由ITM Power提供，每年可生產多達1300噸的綠氫，同時該項目還將擴產至100MW的第二期工程規劃提上日程。
截止2020年底，全球已有約70個在建的綠氫項目，“綠色氫氣”作為實現氣候目標的新興領域，正成為行業的焦點。大量來自政府和私人投資者的資金開始流入該行業，包括傳統能源巨頭、裝備制造企業以及初創公司等超萬家企業正在迅速切入綠氫產業鏈。
毫無疑問，綠氫產業有著廣闊的發展空間，但同時也面臨著降低成本的嚴峻挑戰。氫要真正成為一種具有成本效益的減少排放的能源，還面臨著技術、經濟和政策方面的挑戰。氫工業必須在氫的生產、分配(儲存、運輸、加注)和終端使用方面做到更便宜、更高效，以實現經濟上的可行性和商業上的可擴展性。
2021年4月，世界知名企業管理咨詢公司Boston Consulting Group（BCG）發布了《氫能的綠色科技機遇》，文中指出了各環節的發展機遇和挑戰，并詳細分析了綠色氫產業鏈的特點。結合BCG的分析，總結了綠色氫產業特別是電解水制氫產業的發展潛力和競爭格局。
綠氫產業鏈減排潛力巨大
氫可以通過多種工藝和能源來制造。世界能源理事會根據生產來源將氫分為灰氫、藍氫和綠氫。灰氫是指從天然氣、煤炭等化石燃料中生產的氫，其生產成本最低，但碳排放高，廣泛應用于化工行業。藍氫是灰色氫的“升級版”。在制氫過程中結合碳捕集與存儲技術，碳排放可降低約90%，成本相應較高。綠氫利用風能和太陽能等可再生能源發電，然后電解水生產氫，這是最昂貴的。其中，綠氫從源頭上消除了碳排放，是一種真正意義上的清潔能源。
在綠氫工業的應用端，減排潛力最大的領域是冶金和交通。據估計，到2050年，清潔氫氣可以通過在化工、運輸和制造方面的應用，使每年減少至少50至60億噸的溫室氣體排放。這相當于到2050年所有綠色技術減排的15%左右。
降本——既是挑戰也是機遇
目前，可再生能源制氫主要是利用電解水制氫。現階段電解水制氫技術發展面臨的主要挑戰是高成本。電解水制氫成本比煤、天然氣使用的蒸汽重整制氫和工業副產氣純化制氫成本高2~3倍。
電解制氫設備居高不下主要包括以下原因：
電解槽的關鍵部件(膜、雙極)需要大量的貴重金屬材料。例如，目前的PEM電解槽需要使用陰極為鉑、陽極側為銥或釕的材料。研究機構正在探索如何在保持設備耐用性的同時減少所需的貴金屬數量。
電解槽設備的制造成本較高。因為電解槽制造要求精度高，自動化程度低，且缺乏相應的質量標準。
電解水制氫工程規模小，輔助系統成本高。一個完整的電解槽制氫系統除了電解槽設備外，還需要大量的周邊輔助設備系統(包括壓縮機、泵、緩沖罐、冷卻設施等)。目前，單個項目電解制氫裝機容量相對較小，因此對周邊元器件系統的需求成本比相對較高。
降低電解槽及外圍設備的成本、提高制氫系統的效率是綠氫降本的關鍵。根據BCG的測算，如果電解槽設備產量從每年的50件增加至1000件，通過降低材料成本并提高制造的自動化和標準化，就可將制造堿性水電解槽設備的成本降低30~40%，并將外圍設備成本減少20~30%，這樣整個系統的成本將降至280~350美元/kW。而對于PEM電解槽，則需要將設備成本下降40~50%，外圍設備成本下降20~30%，才能將整個系統的成本降至320~400美元/kw。除了降低成本以外，提高效率也是電解槽設備未來的投資方向。例如通過改進材料可以將PEM電解槽的系統效率從60%提高到70%。
降低成本是電解水制氫的最大挑戰，同時也創造了巨大的投資空間。據BCG預測，到2050年，全球綠色氫產業鏈各環節所需設備及零部件的總投資需求將達到2000億美元/年，其中電解氫及周邊輔助系統的設備及零部件的投資需求最高，可達到500 - 600億美元/年，占總投資需求的四分之一。
前景看好迎來眾多投資者入場
據統計，目前全球活躍的電解槽供應商超過百家，其中2/3是在2020年才進入該領域的。此外，目前近一半活躍的電解槽制造商專注于開發PEM設備。許多公司選擇PEM技術路線，這也表明PEM是業界公認的最有前景的電解水制氫技術。
總之,由于氫能高度的市場細分,和商業模式,技術路線和政策支持等都有一定的不確定性,因此眾多已經進入或計劃進入氫能市場的企業需要確保擁有核心專業技術，并基于技術、市場、區域等多種因素綜合考慮，制定合理的市場進入策略。
