基于綠氫項目采購需求的增加，行業(yè)內(nèi)電解水制氫設備企業(yè)加快了研發(fā)投入步伐，堿性電解水制氫設備新品推出此起彼伏，向大標方躍進速度極快。高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)推出1000標方及以上大標方電解水制氫設備的廠商超過25家。
為何國內(nèi)堿性電解水制氫設備企業(yè)扎堆推出單體大型化電解槽？現(xiàn)階段電解槽向單體大型化方向發(fā)展在技術上還存在哪些挑戰(zhàn)？
單體大型化進階
高工氫電梳理發(fā)現(xiàn)，過去多年在國內(nèi)堿性制氫設備市場占據(jù)主導地位的三家企業(yè)——中船重工718所、天津大陸制氫和考克利爾競立，在近幾年率先推出了單槽產(chǎn)氫量在1000Nm³/h以上的堿性電解水制氫設備產(chǎn)品。
2021年，中船重工718所下屬的中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司生產(chǎn)的首臺每小時產(chǎn)氣量1000m³型電解槽成功交付冬奧會；考克利爾競立也生產(chǎn)出了國際首套產(chǎn)氫量1200Nm³/h、1300Nm³/h堿性電解水制氫設備。
除了這些老牌企業(yè)以外，新勢力也在大標方產(chǎn)品上奮起直追。比如隆基氫能、揚州吉道能源、瑞麟科技在2021年末、2022年初這段時間，相繼推出了1000Nm³/h以上的堿性電解槽。
2022年4月，國富氫能首套1000Nm³/h堿性電解槽順利下線；7月，中國華電首套1200Nm³/h堿性電解槽產(chǎn)品下線；8月，奧揚科技正式下線1200Nm³/h堿式電解水制氫裝備；9月，雙良新能源首套1000Nm³/h綠電智能制氫系統(tǒng)下線；10月，蘇州希倍優(yōu)1400Nm³/h制氫系統(tǒng)在蘇州生產(chǎn)基地裝車發(fā)貨。
同樣在10月，明陽智慧全球最大單體堿性水電解制氫裝備在廣東成功下線，單體產(chǎn)氫量可達1500-2500Nm³/h；12月，中船（邯鄲）派瑞氫能單臺2000立方制氫設備下線，是全球首臺套2000Nm³/h型堿性水電解制氫裝備。
中船（邯鄲）派瑞氫能副總工薛賀來告訴高工氫電，近年來綠氫項目的爆發(fā)式增長，帶動了電解水制氫設備市場需求大量增加。目前企業(yè)紛紛推出大型化單體槽制氫設備，主要是從降低成本方面來考慮。制氫項目采購大型化單體槽制氫設備的成本，相對而言要比采購同等產(chǎn)量多臺套設備的成本低。
做好制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定性很關鍵
從發(fā)展歷程來看，堿性電解水技術在20世紀前后，就開始實現(xiàn)了工業(yè)化應用，目前已成為發(fā)展最成熟、商業(yè)化程度最高的電解水制氫方式。但生產(chǎn)堿性制氫設備門檻并不低，尤其是涉及到1000標方大設備的規(guī)模化、工程化應用，對設備企業(yè)的工程經(jīng)驗、系統(tǒng)集成能力、產(chǎn)品迭代升級能力都有要求。
瑞麟科技董事長助理馬震告訴高工氫電，堿性電解槽在單位時間內(nèi)產(chǎn)氫量與電解槽的體積大小（包括電解小室數(shù)、電極面積等）和電解槽的運行電流密度有關。
因此，目前提高堿性電解槽單位產(chǎn)能的主要方法有兩種，要么增加電解小室的數(shù)目或者增大電解小室的直徑；要么提高現(xiàn)有電解槽運行的電流密度。
電解槽向1000標方以上發(fā)展，如果在不改變電解槽運行電流密度的情況下，通過多個電解小室單元依次疊加來提升單槽產(chǎn)量會造成槽體長度過長，導致電解槽體積過大、安裝不便，電解槽的氣密性差、電解槽中部下沉等問題；而在電解槽體積保持不變的情況下，提高電流密度，會使電解小室電壓上升，從而帶來單耗的提高，增大了設備的運行成本。
無論是通過擴大電解槽的體積大小還是增加運行電流密度，都對設備制造企業(yè)有著嚴苛的技術要求。一旦制作工藝不成熟，電解槽的氣密性不達標，導致易燃氣體泄漏，就可能引發(fā)災難性的后果。
因此，電解槽單體的產(chǎn)氫量越大，在制造工藝技術的難度也越大。堿性電解水制氫設備如何在可再生能源規(guī)模化電解水制氫生產(chǎn)中時，實現(xiàn)“大規(guī)模、低能耗、高穩(wěn)定性”三者的統(tǒng)一？為了平衡投資成本和運行成本，國內(nèi)產(chǎn)學研機構及企業(yè)在提電密、提能效、保安全等方面進行了研發(fā)。
例如，天津大陸制氫研發(fā)出了電阻更低、阻氣性能更好的隔膜，以及抗蠕變性更好的電解槽墊片等新材料，提升了電解槽性能；考克利爾競立采用自主研發(fā)的零接觸電阻電極結構，在提升工作電流密度的同時維持了能耗，可為客戶節(jié)省投資成本。
一家堿性電解水制氫設備企業(yè)的生產(chǎn)負責人向高工氫電透露，在高電流密度下，公司產(chǎn)品使用的催化劑能夠增加小室電化學反應的速率，從而降低小室電壓，起到降低能耗的效果。
高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）提醒，目前制氫市場十分火熱，企業(yè)爭相開發(fā)大型化制氫設備。行業(yè)關注的人多、資金投入大，一定程度上會促使行業(yè)技術進步，但是技術的發(fā)展需要時間和驗證過程。
新的產(chǎn)品設計不能代表設備的真實能力，設備的性能還需要進行嚴苛的試行驗證，一旦示范項目的制氫設備發(fā)生泄漏爆炸，對整個行業(yè)的影響都是巨大的。
