2024年12月4日卡車技術前線消息，美國能源部（DOE）今天發(fā)布了一份報告，強調了通過電解降低清潔氫氣生產成本的方法。該報告顯示，電解有可能實現(xiàn)美國能源部Hydrogen Shot?將清潔氫氣生產成本降低到每公斤1美元的激進目標，并詳細介紹了所需的創(chuàng)新，以及制造、技術效率和集成能源系統(tǒng)方面的必要技術進步。

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

這份名為《Hydrogen Shot戰(zhàn)略：水電解技術評估（Hydrogen Shot: Water Electrolysis Technology Assessment）》的報告對關鍵電解技術進行了全面評估，包括技術現(xiàn)狀和實現(xiàn)Hydrogen Shot戰(zhàn)略目標所需的大幅降低成本的潛在方法。

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

實現(xiàn)Hydrogen Shot的成本削減目標可以為氫氣開辟新的市場，包括鋼鐵制造、清潔氨、能源儲存和重型卡車運輸，從而提高國內能源安全和彈性，創(chuàng)造就業(yè)機會，并加強美國在全球清潔能源市場中的地位。

報告主要關注當前電解槽的現(xiàn)狀以及基于當前信息和分析實現(xiàn)1美元/千克氫氣的研究、開發(fā)和示范需求。隨著技術的進步，將進行更新評估和更詳細的分析。

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設備的數(shù)量都可能因系統(tǒng)的配置而異。         

各種技術的技術成熟度及溫度    

成熟LTE和HTE技術的現(xiàn)狀和DOE中期和最終技術目標

PEM系統(tǒng)成本分解    

PEM降成本潛力

結論

使用水電解槽生產氫氣對于實現(xiàn)美國能源部的氫能目標至關重要。該技術評估從眾多資源中總結了該領域在成本、商業(yè)和制造準備、性能、壽命和部署方面的現(xiàn)狀，同時強調了通過研發(fā)和開發(fā)在幾種不同類型的電解槽（PEM、LA、O-SOEC、AEM和P-SOEC）中取得進步的機會。

通過對研發(fā)和開發(fā)進行重點突出、持續(xù)的投資，并基于與可再生能源和/或核能發(fā)電相結合的具體場景，三種商業(yè)上最成熟的電解槽技術——PEM、LA和O-SOEC——顯示出在十年內實現(xiàn)Hydrogen Shot目標并實現(xiàn)1美元/公斤的LCOH的潛力。從長遠來看，隨著技術的進一步成功發(fā)展，兩種較低的TRL技術——AEM和P-SOEC——比這三種技術具有潛在的優(yōu)勢。這里進行的技術經濟分析利用了本文件中引用的多個來源的技術投入，并使用了已發(fā)布的電解槽技術目標。它基于代表當前電網(wǎng)、當前清潔能源資源和混合清潔能源系統(tǒng)未來預測的清潔能源情景。影響成本的其他因素，如副產品的銷售或清潔氫氣生產稅收抵免（45V），在本次分析中沒有考慮，但可以進一步降低LCOH。    

本次評估中包括的五種電解槽技術處于不同的技術開發(fā)時間表和不同的商業(yè)化水平。此外，不同的技術在某些最終用途和某些清潔能源資源方面將比其他技術更具競爭力。隨著政府和行業(yè)預測多種最終用途的清潔氫氣需求將大幅增長，所有這些技術都可能發(fā)揮可行和重要的作用。由于氫氣在多個行業(yè)的應用如此多樣化，每個行業(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完全主導市場。

實現(xiàn)氫能目標的關鍵研發(fā)機會可以分為三個主要領域：技術進步、制造和規(guī)模經濟以及清潔能源系統(tǒng)集成。需要在所有三個領域作出努力；僅憑一項創(chuàng)新不足以將氫氣成本降低到1美元/公斤。實現(xiàn)Hydrogen Shot目標將需要在這些領域戰(zhàn)略性地分配資源和努力。美國能源部的氫氣計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，在未來幾年實現(xiàn)具有成本效益的清潔氫氣生產，并在實現(xiàn)國家氣候和能源目標方面發(fā)揮重要作用。

來源：EPA

token:EPA電解制氫報告