3月17日,巴斯夫路德維希港工廠的質子交換膜(PEM)電解槽投入運行。這是德國最大的PEM電解槽,連接負載54兆瓦,每小時可以為工廠提供1噸的零碳氫氣。
該工廠建設耗時兩年,最初與西門子能源公司合作建造,巴斯夫投資約2500萬歐元,當地政府更是提供了高達1.243億歐元的資金。目的在于減少路德維希港的的溫室氣體排放,每年最高可減排7.2萬噸。
另外,該裝置氫氣還用于生產氨、甲醇和維生素。此前,路德維希港工廠主要通過天然氣蒸汽重整或作為耦合產物和副產品生產氫氣。
技術現狀
作為如今綠氫制取的重要方法,電解水制氫分為4種主流技術:堿性水電解(ALK)、質子交換膜電解(PEM)、高溫固體氧化物電解(SOEC)和陰離子交換膜電解(AEM)。
PEM電解水制氫是以質子交換膜作為固體電解質,純水作為原料,在直流電的作用下,在陽極發生氧化反應析出氧氣,在陰極發生還原反應析出氫氣。其采用的電解池體積小,結構緊湊,利于大型化設計,電解效率和產氫純度高,適合風光可再生能源發電直接耦合制氫。
其中,質子交換膜可以讓質子(氫離子)選擇性透過,提供了正負極間質子交換的場所。主流的膜材料是全氟磺酸(PFSA)膜,代表產品有杜邦的Nafion系列,是目前商業應用最多的膜材料。此外還有部分氟化質子交換膜、非氟化質子交換膜、復合質子交換膜等。
國內外進展
在巴斯夫此裝置投用之前,國外PEM制氫技術已進入了市場化應用階段,應用占比超過50%。在歐美、日本等地區發展較為成熟。
近年來,我國在PEM制氫關鍵技術方面取得了一些進展,包括單槽規格的突破、項目密集投建等。且國內中小型商用電解槽所使用的質子交換膜已基本實現國產化,基本使用的是全氟磺酸膜,代表廠商有東岳未來氫能、科潤新材料、武漢綠動等。但在催化劑、氣體擴散層領域仍依賴進口。此外,關鍵組件在性能上和國外也存在差距。
巴斯夫的零碳布局
在去年巴斯夫發布的企業新戰略中,綠色轉型是其中的一個戰略杠桿。巴斯夫的零碳目標是:到2030年,溫室氣體排放量較2018年減少25%,到2030年降至1.6億噸。到2050年,實現溫室氣體凈零排放。
第一階段,巴斯夫已獲可再生電力,試點新技術,并推出可持續產品。巴斯夫在廣泛的產品組合中,提供多種低產品碳足跡(PCF)甚至零碳的產品。包括生物基1,4-丁二醇、生物基抗氧化劑、生物質平衡聚醚砜、生物基聚酰胺等。
第二階段,巴斯夫將設可再生原料部門,增加可持續產品產量,預計2025-2028年與轉型相關的支出將平均每年達到6億歐元。
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