Status Saat Ini dan Tren Pengembangan Industri Elektroliser Hidrogen [KTT Energi Baru]

Pada Forum Pengembangan Industri Energi Hidrogen, Pameran Industri Energi Baru (10) 2025 yang diselenggarakan oleh SMM Information & Technology Co., Ltd. (SMM), Shi Yong, Kepala Insinyur dari Jiangsu Trina Yuan Hydrogen Technology Co., Ltd., menganalisis topik "Status Saat Ini dan Tren Pengembangan Industri Elektroliser Produksi Hidrogen." Status Pengembangan Posisi Strategis Energi Hidrogen Posisi Strategis: 1. Energi hidrogen merupakan komponen penting dari sistem energi nasional masa depan. 2. Energi hidrogen merupakan pembawa kunci untuk mencapai transformasi hijau dan rendah karbon dalam konsumsi energi pengguna akhir. 3. Industri energi hidrogen merupakan industri strategis yang sedang berkembang dan arah utama untuk pengembangan industri masa depan. Produksi Hidrogen melalui Elektrolisis Air Analisis Pasar Menurut laporan Nexbind Insight Market Research, kapasitas pasar elektroliser produksi hidrogen diperkirakan akan melampaui $10 miliar pada tahun 2030, dengan tingkat pertumbuhan lebih dari 25,8% dari tahun 2024 hingga 2030. Produksi Hidrogen melalui Elektrolisis Air dengan Oksida Padat Suhu Tinggi (SOEC) Prinsip: SOEC secara teoritis dapat dianggap sebagai operasi terbalik dari Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). Prinsip kerjanya melibatkan penggunaan konduktivitas ion elektrolit oksida padat pada suhu tinggi (600-1000°C) untuk mengelektrolisis molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Skenario Aplikasi: Tenaga nuklir, metalurgi hidrogen, dan skenario lain yang menghasilkan panas limbah industri yang signifikan, mengurangi emisi karbon. Status Pengembangan: Saat ini berada dalam tahap uji coba komersial terbatas. Keunggulan Status Pengembangan SOEC 1. Efisiensi tinggi, konsumsi energi rendah: Efisiensi elektrolisis suhu tinggi meningkat sebesar 20-50%, menghemat listrik sebesar 20-30%. 2. Biaya rendah: Bahan baku sebagian besar adalah bubuk keramik, tanpa logam mulia. Dikombinasikan dengan panas limbah eksternal, penghematan listrik dapat mencapai hingga ~50%. 3. Reversibilitas: SOEC dapat secara fleksibel beralih antara mode elektroliser dan SOFC, membentuk siklus "listrik-hidrogen-listrik". 4. Hijau dan rendah karbon: Digerakkan oleh energi terbarukan, terintegrasi dengan panas sintesis kimia, memungkinkan daur ulang karbon dioksida dan air yang tertangkap menjadi gas alam sintetis, bensin, metanol, atau amonia. Status Pengembangan SOEC Kelemahan Produk: 1. Persyaratan bahan tinggi, kesulitan dalam memproduksi elektroda tunggal berukuran besar. 2. Pengoperasian dan pengoperasian yang kompleks. 3. Teknologi penyegelan yang sulit. 4. Skenario aplikasi yang terbatas dan efek skala. 5. Kematangan teknis rendah, saat ini berada dalam tahap laboratorium dan konversi komersial. Arah Pengembangan: 1. Ketahanan bahan dan stabilitas sistem dalam lingkungan suhu tinggi. 2. Produksi skala besar dan kontrol kualitas sel tunggal dan tumpukan. 3. Peningkatan stabilitas dan umur pakai tumpukan. 4. Peningkatan kontrol kopling dengan energi terbarukan. Produksi Hidrogen melalui Elektrolisis Air dengan Membran Pertukaran Proton (PEM) Prinsip: Elektroliser PEM menggunakan polimer padat berpori sebagai elektrolit dan sebagai pemisah antara anoda dan katoda. Pada anoda, molekul air mengalami oksidasi untuk menghasilkan oksigen; pada katoda, ion hidrogen melewati membran pertukaran proton di bawah medan listrik dan bergabung dengan elektron untuk menghasilkan hidrogen. Keunggulan Elektroliser Membran Pertukaran Proton (PEM): 1. Tanggapan cepat, operasi beban luas: Dapat beradaptasi dengan input energi yang berubah dengan cepat, terutama listrik hijau angin dan surya yang fluktuatif. 2. Start-stop cepat: Sistem dapat mulai dan berhenti dengan cepat, cocok untuk aplikasi seperti stasiun pengisian bahan bakar hidrogen. 3. Struktur kompak: Tekanan satu sisi, struktur kompak, luas tapak kecil. 4. Hijau dan bersih: Digerakkan oleh energi terbarukan, mengelektrolisis air murni, bebas polusi, hidrogen bermutu tinggi. Status Pengembangan Elektroliser Membran Pertukaran Proton (PEM) Kelemahan Produk: 1. Produksi hidrogen kecil per sel. 2. Kinerja yang tidak memadai (dibandingkan secara domestik dan internasional): Komponen kunci, kepadatan arus, konsumsi energi DC per unit, muatan logam mulia, dll. 3. Biaya tinggi: Proses persiapan yang kompleks untuk membran pertukaran proton, katalis logam mulia, dan elektroda membran. 4. Ketahanan perlu ditingkatkan: Membran pertukaran proton rentan terhadap stres mekanik, korosi kimia, dan penuaan; katalis logam mulia rentan terhadap aglomerasi dan keracunan. Arah Pengembangan: 1. Tingkatkan kinerja dan stabilitas: Optimalkan membran pertukaran proton (kemampuan transportasi proton, stabilitas), struktur elektroliser. 2. Kurangi biaya: Lokalisasi alternatif membran proton, kurangi penggunaan katalis logam mulia; tingkatkan proses persiapan elektroda membran. 3. Tekanan kerja tinggi: Tingkatkan lebih lanjut kemampuan tekanan satu sisi, tingkatkan keseragaman bahan, kurangi biaya peralatan berikutnya. Produksi Hidrogen melalui Elektrolisis Air dengan Membran Pertukaran Anion (AEM) Produksi Hidrogen melalui Elektrolisis Air dengan Membran Pertukaran Anion (AEM) Prinsip: Produksi hidrogen AEM menggunakan air murni atau alkali berkonsentrasi rendah sebagai elektrolit. Air menembus dari anoda melalui membran AEM ke katoda, di mana evolusi hidrogen terjadi, menghasilkan OH- dan hidrogen. OH- mengalir melalui membran AEM ke anoda, di mana evolusi oksigen terjadi. Status Pengembangan Elektroliser Membran Pertukaran Anion (AEM) Keunggulan Produk: Start-stop cepat: Membran AEM memiliki konduktivitas ion yang baik, memungkinkan start-stop cepat elektroliser. Sisi evolusi hidrogen menerapkan tekanan ~3MPa, menghilangkan kebutuhan untuk penghapusan oksigen dari hidrogen. Tanggapan dinamis cepat, adaptasi fleksibel terhadap energi terbarukan. Biaya rendah: Dapat menggunakan bahan katalis logam non-mulia. Kelemahan Produk: 1. Membran AEM: Sintesis bahan yang kompleks, efek skala yang terbatas, biaya tinggi, umur pakai pendek. 2. Membran AEM memiliki pembengkakan yang signifikan, kesulitan dalam persiapan sel tunggal berukuran besar. 3. Katalis katoda masih terutama Pt/C, dengan kepadatan arus yang lebih rendah dibandingkan dengan PEM. 4. Teknologi belum matang, pada tahap awal komersialisasi. Arah Pengembangan: 1. Perbaikan bahan membran: Kembangkan AEM dengan konduktivitas tinggi, selektivitas ion, dan stabilitas alkali jangka panjang. 2. Optimalisasi elektroda: Kembangkan katalis logam non-mulia berkinerja tinggi. 3. Tingkatkan lebih lanjut kepadatan arus. Produksi Hidrogen melalui Elektrolisis Air Alkali (ALK) Produksi Hidrogen melalui Elektrolisis Air Alkali (ALK) Prinsip: Elektrolisis air alkali menggunakan larutan alkali sebagai elektrolit. Di bawah arus langsung, katoda mengalami reduksi, memperoleh elektron untuk menghasilkan hidrogen dan ion hidroksida; anoda mengalami oksidasi, dengan ion hidroksida kehilangan elektron untuk menghasilkan oksigen dan air. Status Pengembangan Elektroliser Alkali (ALK) Sistem elektrolisis air alkali saat ini terutama mencakup elektroliser, perangkat pemisahan gas-cairan, dan perangkat pemurnian. Keunggulan Produk: Biaya rendah: Bahan elektroda relatif murah, menggunakan katalis logam non-mulia. Efisiensi elektrolisis: Dalam kondisi beban penuh, elektroliser generasi kedua Trina Yuan Hydrogen dapat mencapai efisiensi sekitar 85%. Operasi beban luas: Dapat beroperasi secara stabil dalam rentang kepadatan arus yang luas (25%-130%), dengan persyaratan yang rendah terhadap kualitas daya input, kompatibel dengan berbagai pasokan energi. Skalabilitas: Cocok untuk proyek produksi hidrogen hijau berskala besar. Status Pengembangan Elektroliser Alkali (ALK) Masalah yang harus diatasi: Efisiensi elektrolisis; rentang daya rendah yang sempit; kecepatan respons yang lambat; presisi rendah dalam desain medan aliran; start-stop yang sering menyebabkan stabilitas bahan yang buruk. Arah Pengembangan: 1. Penelitian dan pengembangan teknologi serta inovasi: Desain elektroda, diafragma, struktur elektroliser, penelitian ketahanan korosi bahan, penelitian dan simulasi sistem. 2. Produksi standar: Bangun sistem produksi standar, pilih komponen berkualitas tinggi. 3. Manajemen energi: Tingkatkan efisiensi pemanfaatan energi, bangun sistem energi terintegrasi "angin-surya-hidrogen-penyimpanan". 4. Pemeliharaan dan manajemen peralatan: Bangun konsep siklus hidup penuh, operasi cerdas. Analisis Perbandingan Elektroliser Elektroliser Sel Tunggal Skala Besar Debat "Persegi" vs "Bulat" Ringkasan dan Perbandingan Empat Teknologi Elektrolisis Air Klik untuk melihat laporan khusus tentang Pameran Industri Energi Baru (10) 2025.

SMM

Status Saat Ini dan Tren Pengembangan Industri Elektroliser Hidrogen [KTT Energi Baru]

Teknologi daur ulang baterai lithium menghadapi berbagai tantangan. Teknologi konsentrasi dalam DRCC® rendah energi secara signifikan mengurangi biaya [Summit Energi Baru].

CCIE 2025: Aplikasi Tingkat Tinggi yang Akan Membentuk Ulang Industri Pengolahan Tembaga Tiongkok