绿氢制备路线打起“组合拳”
当下投建投产的绿氢项目，考虑到经济性、可靠性及规模化发展需求，选择的制氢路线正逐步从单一路线向组合路线转变。
作为应对气候平均状态随时间的变化、推动能源转型的重要载体，绿氢在化工、钢铁、交通、发电四大领域的应用发展的潜在能力巨大。目前，电解水制取绿氢的技术主要有四种：碱性水电解（ALK）、质子交换膜水电解（PEM）、阴离子交换膜电解(AEM)和固体氧化物水电解（SOEC）。当下投建投产的绿氢项目，考虑到经济性、可靠性及规模化发展需求，选择的制氢路线正逐步从单一路线向组合路线转变。
根据中国氢能联盟发布的《低碳氢、清洁氢与可再生氢的标准与评价》，氢气大体上分为低碳氢、清洁氢与可再生氢，俗称灰氢、蓝氢和绿氢。绿氢指利用风电、太阳能等可再次生产的能源，通过电解的方式制取的氢，制氢过程绝对没碳排放。“和其他制氢路线相比，电解水制氢的最大优点是能生产绿氢。”重塑斑斓氢能项目负责人沈炯接受《中国能源报》记者正常采访时表示。
由于碱性电解水制氢具有很长的发展历史，技术成熟度高且成本低，目前成为主流电解水制氢路线，在市场上占据主导地位。
据悉，国内早期的大型绿氢项目，基本上只安装碱性电解槽。比如，我国首个万吨级光伏绿氢示范项目——中石化新疆库车绿氢示范项目，一期采招13组每组4台单机产氢量1000标立方/小时的碱性电解槽，配套气液分离和氢气纯化等设备。
“未来10年—20年，碱性水电解还会占据统治地位。”新南威尔士大学终身教授卢讯宇预测。
不过，有行业的人偷偷表示，虽然碱性电解槽目前上量很大，但没有完全达到实现风光氢储的目的。绿氢项目“飙升”给电解槽领域带来了过旺的“虚火”，在实际运行中，电解槽及核心部件还需要在可靠性和稳定能力上下功夫。由于碱性电解槽不能适应风光电力较大的波动，启动、响应都很慢。随着碱性电解槽上量，如何拓宽电解槽运行负荷波动范围，这一行业共性难题逐渐显露出来。未来，碱性电解槽还需再针对实际工况持续改进。
鉴于碱性电解水制氢自身存在的局限性，再加上PEM、AEM、SOEC三种制氢方式的独特优势，绿氢项目在选择制氢路线时并不是“非此即彼”。从已通过审批及正在招标的大型绿氢项目看，一种集合碱性电解槽制氢和PEM制氢优势的“ALK+PEM”制氢方式在行业悄然诞生。
今年1月，由国华投资（氢能公司）牵头申报的国家重点研发计划“氢能技术”1.1专项“十兆瓦级碱性—PEM混合制氢系统关键技术与示范”正式收到科技部立项批复文件，进入实施环节。
此前，内蒙古华电包头市达茂旗20万千瓦新能源制氢示范工程顺利产氢并完成充装。该项目是内蒙古自治区首批大规模可再次生产的能源制绿氢示范项目之一。项目每年将产绿氢7800吨，电解水制氢12000标立方/小时，实现100%清洁电力制氢。其中，制氢设备是采用11套1000标立方/小时的碱性电解槽制氢设备和5套200标立方/小时的PEM制氢设备，氢气纯度超过99.999%。
国内采用“ALK+PEM”组合电解槽进行制氢的大型绿氢项目中，除内蒙古华电达茂旗20万千瓦绿氢示范项目，还有国电投大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目、中能建松原氢能产业园（绿色氢氨醇一体化）项目、中国石油玉门油田可再次生产的能源制氢示范项目。
值得注意的是，国内绿氢项目的制氢装备中已然浮现“PEM+AEM”组合。山东东岳研究院有限公司承担的“氢进万家”重点工程——氢能关键技术集成及示范园区项目，采用100标立方/小时PEM制氢设施和100标立方/小时AEM制氢设施。据悉，翌晶氢能目前正在推进的几个绿氢项目的制氢站将采用“ALK+SOEC”设计。
有行业人士预测，未来一段时期内，还会有不少绿氢项目采用多种制氢装备组合的制氢方式。
氢能被誉为“21世纪的终极能源”，是一种公认的清洁能源，破解制氢技术难题方能推动氢能产业高质量发展。除成熟度最高的ALK外，PEM、AEM、SOEC制氢装备的突破，还需要在绿氢项目得到应用和验证。
3月20日，中国石化氢能技术重大科学技术项目——国内百千瓦级SOEC电解水制氢项目开工。该项目施工预期30天，试验周期60天，以高纯氢气安全生产和高效生产为目标，针对百千万级SOEC电解水制氢系统在高温、高湿、涉氢、富氧及微正压环境下稳定运行、健康管控和低能耗展开攻关，提高电堆和材料的运行稳定性。
中石化石油与化工科学研究院高级专家万年坊表示，尽管电解水制氢技术具有广阔的应用前景和巨大的发展的潜在能力，但在实际应用过程中仍面临一些挑战：电解水制氢能耗仍然较高，怎么来降低能耗、提高效率是技术发展的重要方向；电解水制氢设备的制造成本和维护成本也相比来说较高，限制了其在大规模应用中的推广；电解水制氢过程中产生的氧气如何有效利用也是需考虑的问题。
此外，行业人士还呼吁对颠覆性制氢技术进行政策支持。北京理工大学博士研究生胡一鸣、中国国际经济交流中心研究员梁云凤在联合撰写的文章中提到，可再次生产的能源电解制氢仍然是两步法，都一定要通过电解水制氢，使得设备投入和经营成本大大增高。等离激元光合制氢是利用太阳光能或工业废热，一步将水分解转化为氢气，大幅度的降低了制氢成本。目前，世界科学界对于等离激元技术及其应用已展开相关系列研究，并取得一定创新成果。
