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【行业观点】中国评估氢能对铂族金属的需求

2022-12-06

铂金用于电解槽

碱性系统正在寻求增加铂族金属负载以提高生产效率，而质子交换膜（PEM）制造商正致力于减少铂族金属负载量以降低成本。

受到行业需求的影响，中国相互竞争的制氢设备制造商在使用铂族金属方面采取了不同的方法，从更节能的生产到更低的材料成本。

中国每年通过电解生产的氢气不到2%，这需要使用铂、铱和钌作为催化剂，但预计将在氢气供应结构中增加电解制氢的份额，从而扩大铂族金属市场。

"电解是一个小众市场，而质子交换膜电解槽更是小众中的小众。"

电解槽制造商去年交付了458MW（兆瓦）的产能，研究公司BloombergNEF预计今年的出货量将至少翻两番，达到1.8-2.5 GW（吉瓦）。预计中国将占全球总需求的62-66%，主要受国有能源公司急于表明其符合国家脱碳目标的推动。

在中国，传统的碱水制氢系统主导着电解制氢市场，占据了近90％的市场份额。碱性电解槽在技术上是最成熟的，通常使用廉价的镍基催化剂，因此它们的资本成本最低。

中国最大的炼油公司中石化（Sinopec）正在为其30亿元人民币（4.33亿美元）的中国绿氢大型项目使用260兆瓦的碱性电解槽设备，该项目在明年夏天上线时将成为全球最大的氢能项目。该项目位于中国西部的新疆地区，将把太阳能转化为每年2万吨的绿氢。

走进铂金

但据苏州竞立制氢设备有限公司创始人兼董事长张碧航表示，行业内有迹象表明，碱性电解槽将进一步扩大对铂族金属的使用。苏州竞立是中国碱性电解设备的领先供应商，也是中石化项目的三家国内电解设备制造商之一。

在11月下旬由中国黄金行业组织的一场贵金属研讨会上，张碧航表示，碱性电解槽的产能已经从2017年1000立方米/小时的制氢量增加到1300-1400立方米/小时的标准，最高可达2000-3000立方米/小时。

同时，随着中国追求能源效率目标，能源消耗的要求也越来越严格。电力占氢气生产成本的50-70％，同时越来越需要电解技术对间歇性风能和太阳能的典型波动作出更迅速的反应。

张碧航表示："如果没有这些要求，碱性电解就不需要使用贵金属，但由于现在的生产越来越需要更高的效率和更低的能耗，我们将不得不求助于贵金属。"

张碧航还表示，铂族金属正在被纳入碱性电解槽电极的催化涂层中，这使得氢气密度有了很大的提高，同时又能吸取标准的电力负荷。

降低质子交换膜的成本

质子交换膜技术是一个相对较新的竞争选择，一些行业专家预计该技术最终将成为绿氢的主要生产途径。

行业对每种技术的需求实际上意味着碱性系统正在寻求增加铂族金属负载以提高生产效率，而质子交换膜制造商正致力于相反的工作以降低成本。

一台1MW（兆瓦）的质子交换膜电解槽大约有45%的成本都花在了“电堆”上，这是一种在通电时将水分解为氢和氧的设备。质子交换膜电解槽制造商山东赛克赛斯氢能有限公司项目总监黄方在该研讨会上谈到，在这45%的成本中，有四分之一花在了催化剂涂层膜上，其中很大一部分是铱和铂。

据国际能源署（IEA）称，膜以及电极和双极板的材料成本较高，意味着2020年质子交换膜系统的总成本为1750美元/千瓦，而碱性电解槽的成本为1000-1400美元/千瓦。

黄方表示，希望到2030年，质子交换膜的成本可以降到1000美元/千瓦。

他说："催化剂决定了质子交换膜总成本的最大份额；因此，下一步是考虑如何将成本降低。例如，我们可以将阴极的负载降低5%-10%，而在阳极使用铱催化剂时，我们可以将负载降低到原来的70-80%。"

质子交换膜技术对地域的要求相对较小--这可能使它比碱性系统更适合于密集的城市或工业地区，并且能更好地与可再生能源结合，但需要更广泛地使用铂族金属作为催化剂。

黄方指出，虽然欧美的氢工业正在采用质子交换膜技术来提高电解槽产能，但中国仍然坚定地致力于碱性系统--引进1300-1400立方米/小时的装置就说明了这一点。

黄方表示，"电解是一个小众市场，而质子交换膜电解更是小众中的小众，但中国的双碳目标给了我们更多的喘息空间。"

世界铂金投资协会最近的一份报告表明，预计2030年将产生150万盎司的铂金需求——其中部分用于电解槽，部分用于燃料电池电动汽车，比2023年预测的11.7万盎有所增加。但在此期间，由于内燃机汽车和首饰行业的需求预计将随着这个十年的发展而下降，铂金市场可能不会明显吃紧。（来源：pemedianetwork）

翻译：世界铂金投资协会