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氢被认为是众多关键技术之一，将会给整个工业和社会带来一场绿色能源革命。尽管氢可以带来许多好处，但绿色氢被业内许多人视为最终目标，通过可再生能源产生，并被视为最清洁的变体。
尽管如此，氢构成了大量不同的技术，值得探索，以消除许多难以消除的部门的碳排放。与电池不同，氢仍然是一项相对较新的技术，因此整个行业的创新持续飙升。
当与可再生能源结合时，电解器被认为是产生绿色氢的关键技术。该过程将水转化为氢和氧分子，不仅为创造清洁能源载体提供了基础，还为氧提供了基础，氧可用于许多其他目的，如医疗领域。
然而，整个行业的人以及那些将氢作为现在而不仅仅是未来的潜在能源载体的人不断提出一个问题——我们做了足够的工作来支持它的生产和集成吗？
未来电解槽容量
根据国际能源署氢项目数据库2021，全球氢需求持续飙升到2030年，全球装机容量将达到54GW。尽管如此，国际能源署还认为，要实现我们的气候目标，每年需要消耗2.2亿吨氢。
很明显，氢气产量需要增加，生产技术的规模也需要进一步提高，以确保满足脱碳社会所需的数量，并创造可信的氢气市场。为了实现这一目标，必须克服几个关键障碍，以帮助氢气发挥其潜力，并作为未来的关键燃料支持气候目标。
欧盟（EU）非常重视开发电解技术，以此作为一种手段，不仅在欧洲，而且在全球范围内成为支持脱碳的氢气技术的发电站。
可再生氢联盟（Renewable Hydrogen Coalition）的影响主管弗朗索瓦·帕凯（Fran ois Hollande）认识到电解器和氢在减少欧盟碳排放方面的重要作用。帕凯说：这项技术将进一步改进，很明显，这是欧盟设定的目标，将确保我们在地面上部署更多的电解槽，这将事实上带来制造所需的规模，降低成本，实现规模经济。眼下值得关注的是能源价格的动态。
我认为最近的天然气危机对今天关注氢气的投资者来说是一个很大的警告。这显然改变了成本的动态。我提到关键的挑战是成本。
“与蓝氢相比，生产可再生氢的成本首次变得更低，这是因为蓝氢和天然气的内在现实。”
随着绿色氢的成本与蓝色氢持平，它可能会推动电解槽的规模化发展，以便为市场创造更多的绿色氢。让更多的可再生氢进入能源市场可以被视为扩大电解槽制造规模的一种手段，然而，有几个关键因素限制了这一点。
电解结垢的主要障碍
电解技术规模化的最大障碍之一是制造PEM和AEM电解槽的成本。这些技术主要需要稀有、昂贵的材料如铂和铱来制造催化剂，然而这些在扩大技术规模方面提供了显著的瓶颈。
根据一份摘录国际氢能杂志，铱（Ir）是地球上最稀缺的元素之一，在地壳中的含量很低，仅为百万分之0.000003(ppm)，南非、俄罗斯、美国、津巴布韦和加拿大都是这种关键电解材料最集中的地理位置。
当涉及到采购铂，它变得显而易见，因为大部分电解成本来自哪里。与铱非常相似，铂被认为是电解系统运行所需的稀有且昂贵的资源。
围绕这些材料的使用及其在地理上的可获得性已经提出了几个疑问全球绿色转型中的铂需求和潜在瓶颈：动态物质流分析journal解释说，这样的转变需要大量关键和贵金属，如稀土元素（REEs)、锂、钴和铂族金属（PGMs）等。
“由于这些关键材料的高度集中的地理分布，缺乏有效的替代品，以及一些生产国的政治不稳定，这导致了大规模实施这些技术的资源可用性问题。”
这可能会给未来的氢工业带来重大障碍，因为许多燃料电池和电解系统需要铂来运行。
然而，积极的一面是，随着未来几年内内燃机的禁用，这里的铂可以回收，随着铂需求和库存在未来几十年内继续增加，铂废料预计将变得更容易获得，如我们的情景所示，这表明回收的机会越来越多，特别是在欧洲和美国等工业化国家。
“回收的另一个优势是环境效益，因为回收铂的排放强度大大低于初级生产。”
为了克服这一障碍，电解槽制造商必须研究和开发可用于电解槽的新的廉价材料。如果不这样做，电解槽制造将继续保持高价产品，并可能因为这些过高的价格而失去潜在的项目和客户。当然，随之而来的是对R&D努力开发这些部件和技术的大量投资。
另一个因素是水资源的使用，这个因素经常被从事电解和氢本身业务的人所反对。我们稍后将回到这一点…
位置
结合稀有材料来源、水和可再生资源的可获得性以及电解槽容量的潜在扩大的任何考虑，是位置的问题。如果目标是真正的绿色氢，这是恰当的。
电解槽提供了一种分散能源生产和加速向绿色未来过渡的方法。虽然被认为是一种关键的零排放燃料，但必须指出，这不是实现气候目标的唯一因素，但它可以补充当代清洁技术，如可再生电力和电池，以保持能源水平。
NREL材料科学高级研究员Bryan Pivovar博士告诉H2观点，电解槽不能直接接入电网，因为它可能无法达到真正绿色氢气生产的认证。
利用可再生能源生产氢气的主要地区
考虑到这一点，电解槽活动的当前热点在哪里，未来几年自然热点会在哪里？
许多国家认识到氢社会和可再生能源矩阵的价值，使其成为真正的绿色能源，并一直在加快自己的氢路线图和电解产能计划。
根据国际能源署的研究，加拿大在安装电解槽容量方面处于领先地位。考虑到这一点，并有数据支持这一点，它可以看到加拿大成为电解设备制造的关键地区。
然而，加拿大并不是电解槽制造能力显著增长的唯一地区。排名第二的地区是中国和欧洲，这两个地方被许多人归类为建设氢经济的中心地区。
电解项目和实际上的玩家继续进入市场，并继续前进。根据国际能源署的氢项目数据库，随着所有项目的规划，到2030年，全球安装的电解槽容量将达到54GW。尽管2020年运营或在建项目减少了约25%，这可能是Covid疫情的结果。
全球已安装电解槽产能的最大份额（超过40%）在欧洲，其次是加拿大和中国。2022年，近一半在建项目在欧洲。
当我们查看当前和未来电解槽产能的细分时，很明显，从2017年到2021年，全球产能由碱性电解槽主导，这可能并不奇怪，因为它们的资本成本较低，并且不需要贵金属。
但是，全球哪些地区拥有生产低成本氢气的巨大潜力呢？
根据国际能源机构对混合太阳能光伏发电和陆上风能系统氢成本的长期研究全球有几个热点地区最有希望通过电解生产氢气。
根据上图，很明显，太阳能和陆上风能电解生产有几个地区热点，最显著的是中东、非洲、中国、澳大利亚和南美洲。
非洲、中东和澳大利亚显然具有利用太阳辐射的巨大潜力，可以引导和利用太阳辐射为电解系统提供可再生电力。毫不奇怪，中东和澳大利亚是电解产能（和规划项目）排名最高的国家之一。
与陆上风力发电能力相比，南美洲的智利西海岸是绿色氢生产最集中的地方之一。毫不奇怪，包括ENGIE和保时捷在内的许多公司都在该地区开发氢气项目，该地区往往会成为全球氢气的主要出口地之一。
智利已经认识到了它的潜力，并制定了一个氢气路线图，旨在使该国成为一个绿色的氢气出口大国，这一切都是通过使用电解和风能实现的。
在谈到这一点时，国际贸易署（International Trade Administration）对智利表示，“该部预计，到2040年，智利每年可以生产高达1.6亿吨的绿色氢，并成为领先的低成本出口国，届时当地市场价值估计将达到330亿美元，其中包括240亿美元的出口。”
缺水及其对制氢的影响
然而，这些雄心壮志都可能被电解过程中必须考虑的一个关键因素危及：水。
为了从电解中制造氢，你需要水，因此更大的项目需要更多的水来以具有成本竞争力的水平生产足够量的绿色氢。这是H2观点的一个长期热门话题，一波又一波的问题经常涉及绿色氢对全球有限水资源的影响。在接下来的几周里，我们将为读者带来对水资源挑战的深入探索。
根据雷斯塔能源公司的研究，世界上70%的当前和计划中的氢项目位于极度缺水地区，这可能不利于其长期成功。
由于大部分计划项目都位于水供应不足的地区，Rystad建议需要建立一个额外的海水淡化市场来生产这些项目所需的6 . 2亿立方米水中的大部分。
目前管道项目的目标是到2040年每年生产约3000万吨氢气，每年需要620立方米的纯净水。随着未来几年人口的增长，水的供应可能会成为一个关键市场，并可能大幅提高绿色氢的价格。
在极度缺水的地区，特别是在可再生能源潜力高的地区，如智利、非洲和中东，正在开发的项目越来越多，这就提出了一个问题，即未来的研发是应该专注于生产更多的电解系统，还是应该专注于最大限度地提高电解过程中的氢气产量？
一些公司已经转移了他们的重点来做这件事。电解仍然是一项年轻的技术，因此创新是可以实现的，2030年电解系统变得比现在更加有效也不是不可能的。
最近几个月，DNV、斯莫尔特克和太阳等公司也在努力创造更高效的电解系统，这可能会成为通过电解扩大绿色氢气生产规模的关键推动者。
但是这怎么抵消呢？答案可能是通过使用海水电解。绿色氢系统的首席技术官Kasper Tipsmark在本月（2月）的H2观点的电解槽特别网络研讨会上谈到了它的潜力和它可以在哪里实施。
Tipsmark说：如果我们考虑水资源匮乏的地区，通常是在气候相当温暖的地区。这意味着，如果你离海洋不太远，你将不得不利用电解产生的多余热量来淡化海水。
“你的过剩量和生产水所需的能量之间有很好的相关性。你是独一无二的，当然，如果电解变得更加有效，这种情况在未来可能会改变。”
显然，水资源短缺的问题可以通过使用海水电解来解决，但是，除了其在工业应用中的潜力之外，这在很大程度上取决于该技术的效率。
这重申了电解槽向前发展的一个主要讨论点。系统的效率应该优化而不是制造更多吗？
我们走得够快吗？
规模业务显然是一个需要进一步思考和考虑的难题，但最后，让我们回到最初的问题——我们在电解槽项目和产能方面的进展够快吗？
卡斯帕·蒂普斯马克相信是这样的，同时也承认，在气候变化的滴答作响的时钟面前，没有什么事情会足够快…
“我认为，如果在八年的时间里，我们看到我们有54GW的电解装机容量，我会说我们在建设电解方面做得非常好，”Tipsmark说。
首先，我们都需要建设基础设施，我们需要扩大需求。我们需要建立价值链。我们需要建立工业和制造业。就此而言，我们需要在整个欧洲和世界范围内建立这样的供应商供应链。
“如果我们在54GW上取得了成功，这将是短短八年内的巨大成就。”
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