“天擎”诞生记——高效制取绿氢降低终端用氢成本！

来源：天合元氢时间：2023-06-16 22:36:35

制氢不算什么新事物。在上个世纪，人们已经学会用化石燃料制造氢气，后来这种会产生大量温室气体的制氢方式被称为“灰氢”。但是随着对碳排放的重视，以新能源制得的绿氢开始进入人们的视野。这种从未规模化的电解水制氢技术显出更大的吸引力。与此同时，国内制氢设备行业迎来了一股强大的逆袭势头，正在引领着绿色能源新时代的到来。

国内清洁能源技术企业江苏天合元氢科技有限公司（以下简称“天合元氢”）通过持续创新，制造的首台套碱性电解水制氢设备“天擎”系列在实现绿色能源转型方面取得了令人瞩目的成果，并成功应用于宜昌南玻项目中，为国内清洁能源产业升级和发展带来新的机遇。

(资料图片)

Part 1

纵观过往，在制氢设备市场中，海外企业长期以来垄断的现象给国内企业带来了巨大的挑战。技术壁垒、专利掌控以及生产规模优势等因素，使得国内企业在制氢设备领域一直处于劣势地位。这种垄断局面不仅限制了国内绿色能源产业的发展，也使得我国在能源自主可控方面面临巨大的挑战。

据统计，近两年国家部委共计发布50余条氢能相关政策，地方发布300多条氢能相关政策。可以预判，随着氢能中长期发展规划的影响面持续扩大及各级政策的落地，氢能产业顺势而起指日可待。

但是对于氢能的开发和利用，我国仍然处在一个前期和发展中的水平，许多关键技术问题仍未得到解决，核心技术装备国产化成为氢能的“阿喀琉斯之踵”。与发达国家相比，我国在氢能自主技术研发、装备制造、基础设施建设等方面仍有一定差距。

从行业角度看，氢能产业与风电光伏、纯电动汽车甚至通信产业类似，完全可以依托我国强大的工业底蕴，通过企业不断的自主创新和市场应用，达成规模效应，形成全球竞争力，进而实现产业后发先至。目前阶段也需要通过技术创新来提升产品性能，并实现更高效率和更低成本的技术应用。

《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》指出，到2050年我国氢能在中国能源体系中的占比约为10%，氢气需求量接近6000万吨，年经济产值超过10万亿元；全国加氢站达到1万座以上，交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用。近年来，国内企业通过不懈的努力和创新，逐渐实现了国产制氢设备的逆袭。

“天擎”就是在这样的背景下诞生的。

2021年，天合元氢成立。这个年轻的企业通过不断推动创新，成功开发出高效能源转化和可靠稳定性的“天擎”系列碱性水制氢设备。并在2022年成功首台套下线运行。“天擎”系列以其卓越的性能特点，实现了高效制取绿色氢气，并能为实现新能源发电提供可靠支持；其先进的设计和工艺流程，使其具有出色的能源利用效率和可持续性，为国内能源产业带来了全新的变化，为绿色能源产业的发展注入了强大动力。

Part 2

当然，这一突破性创新的背后付出了巨大的努力和研发艰辛。天合元氢团队经过多年的持续研究和实验，克服了技术难题，不断优化和改进设备性能。经过不断的试错和迭代，最终成功让“天擎”问世。

“最关键的就是在设备整个生产制造的过程中的严谨性。”天合元氢总工程师刘万明强调，“在设备制造过程中，无论是一个小螺丝还是一个极板上的小毛刺，我们都予以高度关注。举个简单的例子，我们的电池组装中，当我们组装了200多片后，发现了一个疑问，我们立刻将这200多片全部拆解，重新组装，以确保设备的绝对可靠性。”在他看来，制氢设备绝对不能存在大概、应该、差不多。

“去年在整个设备的生产过程中，我们的几位总工程师全程待在车间内。车间没有空调，热的时候很热，恨不得要把地烤焦了，冷的时候呼一口气眼镜都看不见，但这个只是小意思，我们都习惯了，不在这里我们放心不下。也正因为对设备生产过程的全程把控，才能够保证设备在各个方面的稳定性和技术操作的卓越表现，最终取得了今天的成果。”

刘万明表示，我们关注的主要参数是氢气的纯度。与行业内常用的隔膜技术相比，我们采用了PPS（聚苯硫醚）技术，经过后处理装置分离得到的氢气纯度为99.86%，氧气纯度达到99.61%，这个结果是优于国家标准GB/T19774-2005《水电解制氢系统技术要求》中4.1 分类中气体纯度。

据刘万明介绍，大型制氢设备面临的主要问题是无法满足长期运行的要求。天合元氢的客户端需求是24小时不停机运行，这对设备的稳定性提出了很高的要求。根据出厂管控要求，天合元氢的产品在出货前会在工厂实测，经过一个多月的长时间运行测试，天擎的能耗和整体表现一直很稳定，这其实很不容易。

除了设计层面的优化，安全性也是能源行业的底线。“不论是什么类型的设备，尤其是像我们的制氢设备这样存在一定危险性的设备，安全都是客户端首要考虑的因素，无论是哪个行业，安全生产必须放在第一位。一个公司能否正常运营，关键在于安全性能是否可靠，因为一起安全事故可能会给公司带来巨大损失。”刘万明强调，“在南玻进行设备的调试和运行过程中，我们对所有报警点、连锁点和自动控制进行了全面测试，并得到了客户的积极认可。”

刘万明提到，“设备采用全自动化PLC控制系统，当进行编程时，我们会对每一个报警点和连锁点进行测试，并记录每一个测试结果。在运行过程中，当我们发现一个引擎选型的问题，系统都会进行自动处理。可以说，我们的设备在安全性和稳定性方面取得了显著提升。”

“不管过程怎么艰辛，都认为很正常的一个事情，也就是说对于我们来说没什么值得可说的。”刘万明表示。“这只是我们职责范围内的常规事务。我们认为这些事情是我们应该做的，每件事情都是非常平常的。”

“天擎”的诞生，是一群人的坚持，是每个人坚持不懈去奉献的结晶。他们深知，只有通过团队的合作和努力，才能取得如此出色的成绩。他们相信，只有通过不断追求卓越，才能不断推动技术的进步，为行业的发展做出贡献。我们将继续延展这份坚持和努力，为未来的氢能发展探索新的可能性，为构建更美好的世界贡献力量。

Part 3

在业界看来，天合元氢和宜昌南玻的牵手是一次“双碳”背景下的双向奔赴。这离不开宜昌南玻对于绿色能源的高度认知和天合元氢的设计理念。

随着全球对绿色能源的需求不断增长，各行各业都在积极寻求实现可持续发展的途径。在这股绿色转型的浪潮中，宜昌南玻深刻认识到转向绿色能源的紧迫性和重要性，需要通过可靠、高效的解决方案，实现绿色能源转型，减少碳排放，提高能源利用效率。

为了满足宜昌南玻硅材料的需求， “天擎”系列从技术水平、制造工艺、效率等方面着手，推动电解水制氢成本下降，成为了宜昌南玻的理想选择。

与传统碱性电解槽相比，天擎系列具备更高的电解效率和更低的能耗，能够实现资产投入的节约。在氢能市场中，LCOH（单位氢成本）是评估绿氢经济性的核心指标。根据核算，每降低0.1kWh/Nm³的制氢直流电耗，可间接降低1.8%-2.2%的LCOH，进而降低10%-25%的制氢设备初始投资。天擎系列在满载状态下的直流电耗可降至4.3kWh/Nm³，未来有望达到3.9kWh/Nm³，在不同应用场景中实现最优的LCOH，对于降低制氢成本具有重要意义。

其他方面“天擎”也表现的很好。从电流密度来看，它整体运行的电流密度可以提高约50%-75%，降低10%-15%的直流电耗，而且有一点很重要，与输出能耗同等的产品相比，天擎通过对管路的合理布置设计，可以缩小30%的体积，这样应用的场景就更加灵活广泛。气体的纯度也完全满足客户用于多晶硅还原的要求。此次南玻项目使用的是1000 Nm³/h的标准产品，但是根据客户的需求不同可以定制，最大单槽产氢量可达2000Nm³/h。

“现在整个市场对能源的需求和客户的要求非常重要。因此，在制造过程中，我们非常关注能源消耗的问题。无论是材料的选择还是内部零部件的设计，我们都关注每一个细节，确保能源的有效利用。以南玻项目中的设备为例，我们的设计符合常规标准，但实际制造出来的设备在行业中的能源消耗是最低的。”刘万明这样说。

天擎系列具备易维护和智能化控制等特点，采用一体式撬装设计，可实现独立控制，确保整个系统安全可靠。在面对恶劣环境时，天合元氢可提供定制的移动式制氢站，其方便的安装和出色的机动性，可进行快捷运输，有效解决“燃料氢”的经济性和氢储运的安全性问题。实现站内制氢自给自足，还因为无需长管拖车运输、无装卸车环节而无运输成本，可降低终端用氢成本。

Part 4

宜昌南玻硅材料与天合元氢共同合作的成功案例是国产制氢设备逆袭的生动典范。通过引入天擎系列，宜昌南玻硅材料实现了对传统能源的转型，也为其他类似行业树立了榜样。随着绿色能源转型的迫切需求，越来越多的企业开始关注可再生能源的利用和绿色技术的应用。

天合元氢的“天擎”系列制氢设备的突破性创新，不仅为国内能源产业提供了可靠的解决方案，也在国际舞台上彰显了中国制氢技术的实力和竞争力。

自“天擎”系列立项至今，不仅见证了设备从研发到首次商业化落地的跨越式变革。更重要的是，它引领了国内制氢设备行业的突破和发展。这不仅仅是设备成功的成果，更是国产清洁能源技术的实际应用和推动的里程碑。

国产“天擎”系列碱性电解水制氢设备的突破不仅解决了国内能源产业面临的海外垄断问题，也推动了国内清洁能源产业的升级和发展。通过自主创新和技术突破，国产制氢设备成为了国内企业实现绿色能源转型的重要选择。

随着绿色能源的需求不断增长，天合元氢技术创新的脚步依然不会停止。

“对于一个企业的发展来说，首先靠的是有技术的基础，然后还要看公司的投入。这两点缺一不可。没有技术，再大的投入也没有用；但有了技术，如果公司不投入，也无法发展。这两者是相辅相成的关系。”刘万明表示，在技术方面，天合元氢目前在国内算是力争领先，但并不满足于停滞不前。

“我们仍在进行研发，并寻求新的突破。我们还要进一步提升设备，推动技术的发展。我们目前的重点是减轻操作方面的痛点，同时也在积极寻求新的材料。希望做到技术与设备的同步发展。”据刘万明透露，目前，天合元氢也在探索海水制氢技术的机会，只要能为市场带来突破，技术团队一定会全力以赴，毫无保留！

过去制造的绿氢只需要满足半导体、医药、航天这样的少量高精尖行业，但现在中国对氢气的定位是一种“能源”。能源意味着必须做到低成本、大规模、可靠和安全和国产化。

刘万明认为，对于中国企业来说，有很多企业还习惯了比较粗放管理方式，如果仍然延续这种粗放的方式，就会引起一些争议和不足之处。在这方面，中国氢能设备制造需要更加细心。

“研发是需要时间的，不可能一蹴而就，因此我们需要一定的时间来满足要求。我觉得需要一定的时间好好打磨出精品。” 刘万明感叹道，“在氢能技术方面，我们肯定不会停止，也不会原地踏步。我们要继续向前迈进，因为氢能行业具有一些特殊性。”

目前，氢能产业已在国产替代过程中实现成本的快速下降，后续还需要通过技术创新、工程创新进一步降低装备成本；另外，随着新能源发电成本的下降，以及制储运加装备的降价，氢气价格也会随之下降，既清洁又便宜的氢气已经为时不远了。