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TAIJI-POWER 泰极动力
当下氢能产业亟需思考的命题是，如何通过技术升级优化，更好地满足可再生能源制氢场景的新需求。
氢能，一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标，所具备的重要意义已成为社会共识。在2022年，全球范围内都掀起“氢”风，这一年也被称为氢能产业规模化发展的“元年”。
也就在这一年，国家发展改革委发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》，明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，氢能产业是战略性新兴产业和未来产业发展的重点方向。
事实上，中国已是用氢制氢的大国，氢能产业发展早以跨过从0到1，迈入从1到10阶段。当下氢能产业亟需思考的命题是，如何通过技术升级优化，更好地满足可再生能源制氢场景的新需求。
针对氢能行业制、储、运等不断升级的需求，11月5日，广东泰极动力科技有限公司（下称「泰极动力」）正式发布“100标方AEM电解水制氢系统与100kg固态储氢合金系统”，为氢能应用领域的带来技术创新，助力我国氢能产业发展。
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用碱性电解水价格，享PEM电解水效果
氢能，作为一种高效清洁的能源，具有能量密度高且零碳的特性，并且作为一种化学储能形式，相较于机械储能、电磁储能、电化学储能等，可以实现长效储能，适合长时间、远距离能量调度场景。
尤其在可再生能源发电方面，更是能够针对波动的特性，消纳盈余电力，实现削峰填谷，通过大规模、长时储能平滑可再生能源的季节性波动。伴随可再生能源在新型电力系统中扮演的角色越来越重要，氢储能作为其中“中介”也被提出更高的技术要求。
譬如，碱性电解水制氢已是一项存在时间很久的技术，虽然具备成本低的优点，但对于可再生能源发电来说，该技术存在响应速度慢、氢气氧气混合比例高、系统较复杂等劣势，由此带来能源转化效率低、安全性低、系统体积大等问题。
而PEM电解水制氢，即质子交换膜电解水制氢，虽然几乎可以完美解决碱性电解水制氢的问题，响应速度快，非常适用风光发电等不稳定状态的可再生能源发电，却也存在成本过高的劣势，相比于碱性电解水制氢，设备价格接近5倍左右，因此当前大规模运用还是采用碱性电解水制氢技术。
针对于上述现状，「泰极动力」开发出第三代的电解水产品——100标方AEM电解水制氢系统，即阴离子交换膜电解水制氢。“该系统在结构上与质子交换膜电解水系统相近，原理是使用阴离子交换隔膜来选择性地透过氢氧根离子，使其在纯水或低浓度的碱性环境下，能够达到更高的制氢效率。”「泰极动力」表示。
「泰极动力」指出，当前AEM电解槽的整体功率密度低于PEM电解水产品，但是相对于碱性电解水有很大的提高，并且具有PEM电解水产品的优势，比如响应速度快、氢氧的绝对分离等。“产生氢气的纯度大概是99.9%，因为杂质主要是水，纯化后的纯度能达到5个9以上。”
据介绍，「泰极动力」AEM电解水系统的核心——AEM电解槽——是全球最大的AEM电解槽之一，产氢量每小时100标准立方米，总功率0.5兆瓦，根据实际使用情况，生产1立方米氢气耗电约4.8千瓦时，或者更低。
实现高效制氢的同时，该系统因使用材料为非贵金属的关系，在碱性环境下，不需要用到“铱”这类稀贵金属，所以CCM成本是PEM电解水的十分之一。此外，系统层面上，AEM电解水系统不需要使用钛作为抗腐蚀抗酸性环境的电极材料，核心材料主要就是316L不锈钢，规模下整体电解槽成本约PEM电解水的五分之一。
“如果达到同样的制氢量，同样尺寸的制氢装置、功率的情况下，AEM电解槽的成本能够达到和碱性电解槽系统相同的水平。”「泰极动力」表示。该产品也将成为模块化单元，而通过并联多个单元以及远程控制，能达到更大的规模，比如1至5兆瓦级的制氢规模。
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用碱性电解水价格，享PEM电解水效果
通过AEM电解水系统，「泰极动力」为可再生能源储能提供了更低成本、也更高效的制氢方案。
传统可再生能源，如风能、太阳能因不可控的原因，大概只有35%的能量是可以被利用的，其他时间能量并不能被利用，而「泰极动力」方案能从5%一直到120%的额定功率运转，极大地提高了能源利用效率。
通过优化的制氢技术提高可再生能源利用效率之外，「泰极动力」同时发布了Hydro100固态储氢合金系统，该系统可以以低压力的形式存储约100公斤的氢气，是目前国内最大的固态储氢单体系统之一。
据介绍，Hydro100固态储氢合金系统原理类似“海绵”，通过金属原子间隔，大幅缩短氢气分子相互之间的距离，从而实现高密度储氢。而与制氢技术类似，固态储氢也有技术优化的需求。
“目前金属储氢材料主要分为4大类，稀土系技术较成熟，但成本高，储氢密度也比较低；镁基储氢储氢密度特别高，但氢气释放需要大量热量；钒基成本也比较高，并且存在技术不成熟的问题。”「泰极动力」表示，其选择低成本、较高质量储氢密度、技术成熟度高的钛基方案。“该材料是目前最具有商业化应用前景的储氢材料之一。”
相比于其他储氢方式，即高压气态储氢、液态储氢、有机液态储氢，固态储氢可以低压力、高体积储氢密度地存储氢气。此次「泰极动力」发布的Hydro100，是一个长度大概5米、直径0.8米的标准单元，储存压力为3MPa。同样的体积，该固态储氢装置的储氢量是同尺寸、20MPa的高压气罐储氢量的三倍。
“相比液态储氢，Hydro100不需要很复杂的保温装置，结构相对来说十分简单，构造成本也远远低于液态储氢。”「泰极动力」称，“Hydro100的氢气释放纯度特别高，相比有机液态储氢，氢气浓度可以达到5个9以上，所以不存在对燃料电池造成中毒等一系列风险。”
而更为重要的是，Hydro100固态储氢系统里面的合金粉，达到使用寿命后，不需要冶炼，只需要重新回炉热处理便可实现再利用。
据了解，Hydro100合金固态储氢系统适用于大规模储能、工程机械、工业用氢等对空间体积比较敏感，对重量不敏感，或者需要配重的应用场景。“该套Hydro100装置与燃料电池连用，大约可以释放1.5MWh的电力。”
「泰极动力」进一步表示，“后期希望能够推出Hydro500、Hydro1000这样的单体氢储罐，实现单体储氢500公斤、1000公斤，甚至更大储氢量的固态储氢装置。”
在我国氢能产业还处于发展初期的当下，「泰极动力」通过“100标方AEM电解水制氢系统与100kg固态储氢合金系统”的组合拳，为行业发展提供更加适宜的“制储运”解决方案，为技术经济性完美匹配实用需求提供了可能，让氢能产业蹄疾步稳地奔向万亿赛道。
