為什么我們要選擇小型化的制氫設(shè)備?因為過去諸多的小型化用氫場景未能被有效滿足。為了更高效地優(yōu)化空間布局,提升運營效率,靈活滿足小型化用氫需求,小型化的制氫設(shè)備成為理想選擇。

小型化的制氫設(shè)備能夠高效地提供高純度氫氣,可廣泛應(yīng)用于發(fā)電機冷卻劑、輕工業(yè)玻璃寶石加工保護劑、金屬還原劑、油脂制造添加劑等多個工業(yè)制程領(lǐng)域。2023年8月,從中國海油處獲悉:我國首臺自主研發(fā)的小微型天然氣制氫反應(yīng)器樣機成功實現(xiàn)了一次點火,這一成就填補了國內(nèi)小規(guī)模工業(yè)供氫領(lǐng)域的空白。每一個或幾個固體氧化物燃料電池(SOFC)電堆發(fā)電,都需要至少匹配1臺這樣的小微型天然氣制氫反應(yīng)器,以滿足其穩(wěn)定的氫氣供應(yīng)需求。除了與SOFC系統(tǒng)高度匹配外,小微型天然氣制氫反應(yīng)器還具備進一步處理的能力,可以與質(zhì)子交換膜燃料電池(PEFC)熱電聯(lián)供系統(tǒng)相匹配,為電廠冷卻用氫及實驗室用氫等小規(guī)模工業(yè)用氫場景提供解決方案。值得注意的是,目前這類小微型天然氣制氫反應(yīng)器主要依賴進口,國內(nèi)市場上尚缺乏商業(yè)化產(chǎn)品(新聞來源:中海石油氣電集團公眾號、氫啟未來網(wǎng)公眾號)。然而,隨著技術(shù)的進步和市場需求的增長,國產(chǎn)小微型制氫反應(yīng)設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)將迎來發(fā)展機遇。
另外,以交通領(lǐng)域的應(yīng)用為例,加氫站為氫能商用車的運營提供了基礎(chǔ)設(shè)施支持。目前加氫站按照氫氣供應(yīng)方式分類,可分為外供氫加氫站和站內(nèi)制氫加氫一體站。目前國內(nèi)已建成的加氫站中采取站外供氫模式的約占90%,并且以長管拖車搭載20MPa管式集裝箱運氫為主。然而,長管拖車作為氫氣的運輸工具,其固有的局限性如運輸效率低下、卸氫率較高以及運輸成本高昂,加之國內(nèi)目前儲運裝備技術(shù)水平的限制,導(dǎo)致了外供氫加氫站的加注成本始終保持在高位,這無疑給下游氫車的運營帶來了沉重的經(jīng)濟負擔。技術(shù)人員曾試圖將化工廠的制氫裝備引入加氫站,但又面臨一系列挑戰(zhàn)。盡管這些制氫技術(shù)在化工廠中已相當成熟,卻難以滿足加氫站對占地面積小、運行安全可靠以及智能化操作等基本要求。更為復(fù)雜的是,不同的加氫站因其地理位置、資源條件等因素,所能選取的制氫原料也存在顯著差異。在這樣的背景下,小型化、分布制的站內(nèi)制氫加氫一體站憑借其靈活的設(shè)計、高效的性能以及智能化的管理,將迎來歷史性的發(fā)展新機遇。
基于以上各種小型化用氫需要,電堆科技即將發(fā)布的電解水耦合天然氣制氫設(shè)備,在設(shè)計之初就充分考慮了多元化用氫需求,采用了“單電堆-多電堆模組-系統(tǒng)重復(fù)單元-多單元集成”的遞進式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。這一設(shè)計使得設(shè)備誕生之初就能夠靈活適應(yīng)小規(guī)模的制氫需求,用戶可根據(jù)實際用氫量選擇單元數(shù)量,從而定制化的實現(xiàn)制氫規(guī)模的調(diào)整。
具體可參考以下SOEC-CH4示意圖:

回看傳統(tǒng)熱化學(xué)制氫環(huán)境,不僅需要巨大的投資、復(fù)雜的工廠建設(shè)及場地審批等流程,即使生產(chǎn)少量的氫氣,也必須構(gòu)建一整套龐大的生產(chǎn)設(shè)施,其產(chǎn)量通常以噸為單位進行計算。綜上,無論從市場需求還是從技術(shù)迭代的角度去審視,小型化制氫設(shè)備無疑成為小規(guī)模用氫需求的最優(yōu)解。