电解槽的铂金

2021.12.20 中国矿业报   

　　◎  特约撰稿人 邓伟斌

　　1.生产绿氢的电解槽产能已经开始增长，将显著利好铂金的未来需求

　　据氢能委员会最近的一份报告称，到2030年，电解槽市场可能从当前几近空白增长到1/4太瓦（电功率单位，1太瓦=1万亿瓦特），至2050年将超过3太瓦，以满足对无化石燃料绿氢的需求。

　　电解水通过电流将水分离成氢和氧元素，这是一种成熟的制氢方法。如果电流来自可再生能源，例如太阳能光伏板或风力涡轮机，那么所产生的氢气是“绿色环保”的。

　　质子交换膜(PEM)电解槽和碱性电解槽是目前市场上两种领先的商用电解技术。质子交换膜电解槽使用离子导电固体聚合物而非碱性电解槽中的液体来产生反应。

　　早在20世纪50年代，含有铂基催化剂的质子交换膜电解槽在太空计划中研发成功。如今，随着发展绿氢产业的逻辑不断增强，它们已经从小众产品转变为主流趋势，导致这一转变的驱动力包括：脱碳方案的需求。可再生能源发电能力的持续增长和成本的不断下降推动绿氢的商业前景改善，以及质子交换膜技术的创新。

　　例如，庄信万丰正与新成立的挪威公司Hystar AS合作开发下一代质子交换膜电解槽系统，将性能提高10%，从而实现更高的制氢量或更低的功耗，最终降低绿氢的生产成本。

　　今年早些时候，欧洲最大的质子交换膜电解槽在德国科隆附近的壳牌莱茵能源化工园落成。该电解槽工厂年产能可高达1300吨绿氢，最初将用于生产低碳密度燃料。

　　莱茵能源化工园使用的质子交换膜电解槽比传统的碱性电解槽更紧凑。此外，它们适合可再生能源，因为它们可以动态运营，使用不同的电力负荷，保证在风能和太阳能发电最便宜的时候运行。

　　2.铂金在领先电解槽技术中的应用

　　然而，没有一种电解槽技术能在所有的应用中都表现得更为卓越，而且随着市场的扩大，未来的技术组合很可能会同时部署质子交换膜和碱性电解槽。但值得注意的是，用于碱性电解槽的铂基催化剂目前正在开发中。

　　氢能委员会预测，到2030年，氢气的年需求量将从目前的约9000万吨增加到1.4亿吨，其中绿氢占20%，而目前这一比例还不到1%。要供应近3000万吨绿氢，必须在2030年前建成超过250吉瓦的电解槽产能。展望更远的2050年，估计需要建设3~4太瓦的电解槽产能方可满足绿氢的需求。

　　虽然绿氢生产的铂金需求会随着电解槽产能的扩大而逐渐增加，但电解槽的铂金用量相对较少且使用寿命较长，这意味着更换频率较低。总而言之，在未来15年内，电解槽的铂金需求量累计可能在100万至200万盎司之间，这取决于期间的技术发展，包括可能用于碱性电解槽中的铂金量。

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