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降低電解槽成本的五項種子技術

作者:肇慶市鑫豐科技有限公司 瀏覽: 發表時間:2017-11-16 11:37:50

電解槽系統成本的降低對于提高可再生氫的競爭力至關重要,而技術創新則是實現這一目標的關鍵。據IRENA稱,通過改進電解槽設計和建造、規模經濟、用豐富的金屬替代稀缺材料、提***率等關鍵戰略,電解槽工廠的投資成本可以在短期內降低40%,長期看來有望降低80%。


來自國際可再生能源機構(IRENA)和歐洲專利局(EPO)的***聯合報告揭示了電解技術的創新趨勢,以加速可再生氫生產的成本降低。

分析顯示,自2005年以來,氫生產技術的專利申請以平均每年18%的速度增長,遠遠高于能源領域的其他領域。2016年,電解水技術的國際專利族數量超過了化石能源制氫相關專利的數量(圖1)。

電解的氫氣生產工藝與使用液體或固體碳氫化合物原料的工藝。(IRENA)

  
該報告還分析了與電解水有關的五項種子技術,這些技術對于降低電解槽成本來說至關重要:

1、電解電池的操作條件和結構:需要在較高的溫度和壓力下的操作條件,以提高電解槽的效率,而不影響膜的耐久性和性能,同時降低成本。

2、電催化劑材料:稀缺材料(如鉑)是電解槽成本和規模擴大的主要障礙,需要替代這些材料的解決方案,例如使用非貴金屬材料。

3、隔膜:降低膜的厚度可以提***率,從而減少電力消耗。

4、電解槽(電堆)的可堆疊性:電極、雙極板和多孔傳輸層可以顯著增加堆疊成本。改進這些部件,包括它們的制造,可以降低資金成本。

5、光電解法:這種技術可以將電力和氫氣生產整合在一起,在當前技術成熟度和過程效率低的挑戰下,可能會帶來成本效益。

一些重要發現包括,2018年基于廉價礦物的電催化劑發明的數量超過了基于更傳統但更昂貴的電催化劑(使用金、銀、鉑或其他貴金屬)的發明專利,證實了對更廉價替代品的推動。以太陽光為能源,將水分解為氫和氧的光電解技術是一項強大的新興技術,其國際專利數量超過平均水平,其中約50%是由大學申請的。

在地理層面,歐洲和日本在所有五個子技術領域的國際專利申請總量中占主導地位,超過50%。歐洲在電解槽(電堆)的可堆疊性(占該領域專利總數的41%)、電催化劑材料(34%)和電解電池運行條件和結構(32%)方面領先,而日本在光電解(39%)和隔膜(36%)方面***。

美國在所有技術領域的平均占有率為18%,而韓國在隔膜方面的占有率***(16%),而其他類別的平均占有率為7%。在這五個技術領域,中國的國際專利僅占約4%,但在純國內專利申請量方面,中國占主導地位。

圖2:這是已確定的五個子技術領域的***、國際專利份額的摘要圖表。***是指專利申請人所在的***。歐洲將歐洲專利組織的38個成員國聚集在一起。每一欄頂部加粗和括號內的數字是該技術領域的國際專利申請總數。(IRENA)

電解槽領域的創新是一項被廣泛認可的戰略,它可以使氫生產在成本上與其他技術相比具有競爭力,并盡可能環保,從而有助于應對脫碳和加速能源轉型等挑戰。而專利申請的上升趨勢表明,不久還會有更多的專利會出現,這些新興技術將會在提高技術效率和生產能力的同時降低電解槽成本。


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