2024年12月4日卡車技術(shù)前線消息，美國(guó)能源部（DOE）今天發(fā)布了一份報(bào)告，強(qiáng)調(diào)了通過電解降低清潔氫氣生產(chǎn)成本的方法。該報(bào)告顯示，電解有可能實(shí)現(xiàn)美國(guó)能源部Hydrogen Shot?將清潔氫氣生產(chǎn)成本降低到每公斤1美元的激進(jìn)目標(biāo)，并詳細(xì)介紹了所需的創(chuàng)新，以及制造、技術(shù)效率和集成能源系統(tǒng)方面的必要技術(shù)進(jìn)步。

此前，2021年6月，美國(guó)能源部宣布了一系列全部門Energy Earthshots計(jì)劃中的第一個(gè)，旨在在十年內(nèi)加速突破更豐富、更實(shí)惠、更可靠的清潔能源解決方案。Hydrogen Shot?旨在在10年內(nèi)將清潔氫氣（H2）的生產(chǎn)成本降低到每公斤1美元（“1 1 1”）。 

這份名為《Hydrogen Shot戰(zhàn)略：水電解技術(shù)評(píng)估（Hydrogen Shot: Water Electrolysis Technology Assessment）》的報(bào)告對(duì)關(guān)鍵電解技術(shù)進(jìn)行了全面評(píng)估，包括技術(shù)現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn)Hydrogen Shot戰(zhàn)略目標(biāo)所需的大幅降低成本的潛在方法。

這是對(duì)清潔氫氣生產(chǎn)途徑的三次評(píng)估中的第二次評(píng)估。首份報(bào)告《Hydrogen Shot技術(shù)評(píng)估：熱轉(zhuǎn)化方法》考察了利用熱量轉(zhuǎn)化化石和/或廢物原料（通過碳捕獲和封存）的氫氣生產(chǎn)過程。本系列的第三份也是最后一份報(bào)告將對(duì)先進(jìn)途徑的氫氣生產(chǎn)進(jìn)行類似的技術(shù)評(píng)估，其中包括使用陽光直接分解水而不使用電力的過程。    

實(shí)現(xiàn)Hydrogen Shot的成本削減目標(biāo)可以為氫氣開辟新的市場(chǎng)，包括鋼鐵制造、清潔氨、能源儲(chǔ)存和重型卡車運(yùn)輸，從而提高國(guó)內(nèi)能源安全和彈性，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，并加強(qiáng)美國(guó)在全球清潔能源市場(chǎng)中的地位。

報(bào)告主要關(guān)注當(dāng)前電解槽的現(xiàn)狀以及基于當(dāng)前信息和分析實(shí)現(xiàn)1美元/千克氫氣的研究、開發(fā)和示范需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步，將進(jìn)行更新評(píng)估和更詳細(xì)的分析。

電解槽系統(tǒng)

電解槽系統(tǒng)由電池堆（stacks）和BOP組件組成，電堆由單個(gè)單元組成。電池組中電池的大小和數(shù)量、系統(tǒng)中電池組的數(shù)量以及系統(tǒng)中BOP設(shè)備的數(shù)量都可能因系統(tǒng)的配置而異。         

各種技術(shù)的技術(shù)成熟度及溫度    

成熟LTE和HTE技術(shù)的現(xiàn)狀和DOE中期和最終技術(shù)目標(biāo)

PEM系統(tǒng)成本分解    

PEM降成本潛力

結(jié)論

使用水電解槽生產(chǎn)氫氣對(duì)于實(shí)現(xiàn)美國(guó)能源部的氫能目標(biāo)至關(guān)重要。該技術(shù)評(píng)估從眾多資源中總結(jié)了該領(lǐng)域在成本、商業(yè)和制造準(zhǔn)備、性能、壽命和部署方面的現(xiàn)狀，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了通過研發(fā)和開發(fā)在幾種不同類型的電解槽（PEM、LA、O-SOEC、AEM和P-SOEC）中取得進(jìn)步的機(jī)會(huì)。

通過對(duì)研發(fā)和開發(fā)進(jìn)行重點(diǎn)突出、持續(xù)的投資，并基于與可再生能源和/或核能發(fā)電相結(jié)合的具體場(chǎng)景，三種商業(yè)上最成熟的電解槽技術(shù)——PEM、LA和O-SOEC——顯示出在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)Hydrogen Shot目標(biāo)并實(shí)現(xiàn)1美元/公斤的LCOH的潛力。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成功發(fā)展，兩種較低的TRL技術(shù)——AEM和P-SOEC——比這三種技術(shù)具有潛在的優(yōu)勢(shì)。這里進(jìn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析利用了本文件中引用的多個(gè)來源的技術(shù)投入，并使用了已發(fā)布的電解槽技術(shù)目標(biāo)。它基于代表當(dāng)前電網(wǎng)、當(dāng)前清潔能源資源和混合清潔能源系統(tǒng)未來預(yù)測(cè)的清潔能源情景。影響成本的其他因素，如副產(chǎn)品的銷售或清潔氫氣生產(chǎn)稅收抵免（45V），在本次分析中沒有考慮，但可以進(jìn)一步降低LCOH。    

本次評(píng)估中包括的五種電解槽技術(shù)處于不同的技術(shù)開發(fā)時(shí)間表和不同的商業(yè)化水平。此外，不同的技術(shù)在某些最終用途和某些清潔能源資源方面將比其他技術(shù)更具競(jìng)爭(zhēng)力。隨著政府和行業(yè)預(yù)測(cè)多種最終用途的清潔氫氣需求將大幅增長(zhǎng)，所有這些技術(shù)都可能發(fā)揮可行和重要的作用。由于氫氣在多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用如此多樣化，每個(gè)行業(yè)都有自己的特殊需求，似乎不太可能只有一兩種電解槽技術(shù)完全主導(dǎo)市場(chǎng)。

實(shí)現(xiàn)氫能目標(biāo)的關(guān)鍵研發(fā)機(jī)會(huì)可以分為三個(gè)主要領(lǐng)域：技術(shù)進(jìn)步、制造和規(guī)模經(jīng)濟(jì)以及清潔能源系統(tǒng)集成。需要在所有三個(gè)領(lǐng)域作出努力；僅憑一項(xiàng)創(chuàng)新不足以將氫氣成本降低到1美元/公斤。實(shí)現(xiàn)Hydrogen Shot目標(biāo)將需要在這些領(lǐng)域戰(zhàn)略性地分配資源和努力。美國(guó)能源部的氫氣計(jì)劃以及氫氣跨部門工作組完全有能力滿足這些廣泛的研發(fā)需求，在未來幾年實(shí)現(xiàn)具有成本效益的清潔氫氣生產(chǎn)，并在實(shí)現(xiàn)國(guó)家氣候和能源目標(biāo)方面發(fā)揮重要作用。

來源：EPA

token:EPA電解制氫報(bào)告