3月17日,巴斯夫路德维希港工厂的质子交换膜(PEM)电解槽投入运行。这是德国最大的PEM电解槽,连接负载54兆瓦,每小时可以为工厂提供1吨的零碳氢气。
该工厂建设耗时两年,最初与西门子能源公司合作建造,巴斯夫投资约2500万欧元,当地政府更是提供了高达1.243亿欧元的资金。目的在于减少路德维希港的的温室气体排放,每年最高可减排7.2万吨。
另外,该装置氢气还用于生产氨、甲醇和维生素。此前,路德维希港工厂主要通过天然气蒸汽重整或作为耦合产物和副产品生产氢气。
技术现状
作为如今绿氢制取的重要方法,电解水制氢分为4种主流技术:碱性水电解(ALK)、质子交换膜电解(PEM)、高温固体氧化物电解(SOEC)和阴离子交换膜电解(AEM)。
PEM电解水制氢是以质子交换膜作为固体电解质,纯水作为原料,在直流电的作用下,在阳极发生氧化反应析出氧气,在阴极发生还原反应析出氢气。其采用的电解池体积小,结构紧凑,利于大型化设计,电解效率和产氢纯度高,适合风光可再生能源发电直接耦合制氢。
其中,质子交换膜可以让质子(氢离子)选择性透过,提供了正负极间质子交换的场所。主流的膜材料是全氟磺酸(PFSA)膜,代表产品有杜邦的Nafion系列,是目前商业应用最多的膜材料。此外还有部分氟化质子交换膜、非氟化质子交换膜、复合质子交换膜等。
国内外进展
在巴斯夫此装置投用之前,国外PEM制氢技术已进入了市场化应用阶段,应用占比超过50%。在欧美、日本等地区发展较为成熟。
近年来,我国在PEM制氢关键技术方面取得了一些进展,包括单槽规格的突破、项目密集投建等。且国内中小型商用电解槽所使用的质子交换膜已基本实现国产化,基本使用的是全氟磺酸膜,代表厂商有东岳未来氢能、科润新材料、武汉绿动等。但在催化剂、气体扩散层领域仍依赖进口。此外,关键组件在性能上和国外也存在差距。
巴斯夫的零碳布局
在去年巴斯夫发布的企业新战略中,绿色转型是其中的一个战略杠杆。巴斯夫的零碳目标是:到2030年,温室气体排放量较2018年减少25%,到2030年降至1.6亿吨。到2050年,实现温室气体净零排放。
第一阶段,巴斯夫已获可再生电力,试点新技术,并推出可持续产品。巴斯夫在广泛的产品组合中,提供多种低产品碳足迹(PCF)甚至零碳的产品。包括生物基1,4-丁二醇、生物基抗氧化剂、生物质平衡聚醚砜、生物基聚酰胺等。
第二阶段,巴斯夫将设可再生原料部门,增加可持续产品产量,预计2025-2028年与转型相关的支出将平均每年达到6亿欧元。
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