ในงาน 2025 (ครั้งที่ 10) New Energy Industry Expo - Hydrogen Energy Industry Development Forum ซึ่งจัดโดย SMM Information & Technology Co., Ltd. (SMM) นายสี ยง หัวหน้าวิศวกรจาก Jiangsu Trina Yuan Hydrogen Technology Co., Ltd. ได้วิเคราะห์หัวข้อ "สถานะปัจจุบันและแนวโน้มการพัฒนาของอุตสาหกรรมเครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยา" สถานะการพัฒนา ตำแหน่งเชิงกลยุทธ์ของพลังงานไฮโดรเจน การกำหนดตำแหน่งเชิงกลยุทธ์: 1. พลังงานไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบพลังงานแห่งชาติในอนาคต 2. พลังงานไฮโดรเจนเป็นตัวกลางเชื่อมโยงที่สำคัญในการบรรลุการเปลี่ยนผ่านสู่ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและการใช้พลังงานที่มีคาร์บอนต่ำในการใช้พลังงานของผู้ใช้ปลายทาง 3. อุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจนเป็นอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงกลยุทธ์และเป็นทิศทางสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรมในอนาคต การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำ การวิเคราะห์ตลาด ตามรายงานของ Nexbind Insight Market Research คาดว่ากำลังการผลิตตลาดของเครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาจะเกิน 10,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2030 โดยมีอัตราการเติบโตมากกว่า 25.8% ระหว่างปี 2024 ถึง 2030 การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบออกไซด์แข็งที่อุณหภูมิสูง (SOEC) หลักการ: SOEC สามารถพิจารณาได้ในทางทฤษฎีว่าเป็นการทำงานกลับของ Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) หลักการทำงานของมันเกี่ยวข้องกับการใช้การนําไอออนของอิเล็กโทรไลต์ออกไซด์แข็งที่อุณหภูมิสูง (600-1000°C) เพื่อเลือกปฏิกิริยาโมเลกุลน้ำให้เป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน สถานการณ์การใช้งาน: พลังงานนิวเคลียร์, การผลิตโลหะด้วยไฮโดรเจน และสถานการณ์อื่น ๆ ที่สร้างความร้อนสูญเสียจากอุตสาหกรรมที่สำคัญ ลดการปล่อยคาร์บอน สถานะการพัฒนา: ปัจจุบันอยู่ในระยะการทดลองใช้งานเชิงพาณิชย์ที่จํากัด ข้อดีของสถานะการพัฒนา SOEC 1. ประสิทธิภาพสูง ใช้พลังงานน้อย: ประสิทธิภาพการเลือกปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเพิ่มขึ้น 20-50% ประหยัดไฟฟ้าได้ 20-30% 2. ราคาถูก: วัตถุดิบส่วนใหญ่เป็นผงเซรามิก ไม่มีโลหะมีค่า รวมกับความร้อนสูญเสียจากภายนอก ประหยัดไฟฟ้าได้สูงสุดถึง ~50% 3. ความสามารถในการกลับตัว: SOEC สามารถสลับระหว่างโหมดเครื่องผลิตไฮโดรเจนและ SOFC ได้อย่างยืดหยุ่น สร้างวงจร "ไฟฟ้า-ไฮโดรเจน-ไฟฟ้า" 4. เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีคาร์บอนต่ำ: ขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียน รวมกับความร้อนจากการสังเคราะห์ทางเคมี ทำให้สามารถรีไซเคิลคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำที่ถูกจับได้กลับเป็นก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์ เบนซิน เมทานอล หรือแอมโมเนีย สถานะการพัฒนา SOEC ข้อเสียของผลิตภัณฑ์: 1. ความต้องการวัสดุสูง ความยากลำบากในการผลิตอิเล็กโทรดเดี่ยวขนาดใหญ่ 2. การเริ่มต้นและการดำเนินงานที่ซับซ้อน 3. เทคโนโลยีการปิดผนึกที่ยากลำบาก 4. สถานการณ์การใช้งานและผลกระทบจากขนาดที่จํากัด 5. ระดับความสําเร็จทางเทคนิคต่ำ ปัจจุบันอยู่ในระยะการทดลองในห้องปฏิบัติการและการเปลี่ยนเป็นเชิงพาณิชย์ ทิศทางการพัฒนา: 1. ความทนทานของวัสดุและเสถียรภาพของระบบในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง 2. การผลิตในขนาดใหญ่และการควบคุมคุณภาพของเซลล์เดี่ยวและแถวเซลล์ 3. การปรับปรุงเสถียรภาพและอายุการใช้งานของแถวเซลล์ 4. การควบคุมการเชื่อมโยงที่ดีขึ้นกับพลังงานหมุนเวียน การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน หลักการ: เครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) ใช้โพลิเมอร์แข็งที่มีรูพรุนเป็นอิเล็กโทรไลต์และเป็นตัวคั่นระหว่างแอนโอดและแคโทด ที่แอนโอด โมเลกุลน้ำจะผ่านกระบวนการออกซิเดชันเพื่อสร้างออกซิเจน ที่แคโทด ไอออนไฮโดรเจนจะผ่านเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนภายใต้สนามไฟฟ้าและรวมกับอิเล็กตรอนเพื่อผลิตไฮโดรเจน ข้อดีของเครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM): 1. การตอบสนองอย่างรวดเร็ว การดำเนินงานภาระงานที่กว้างขวาง: สามารถปรับตัวเข้ากับการป้อนพลังงานที่เปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผันผวน 2. การเริ่มต้นและหยุดทำงานอย่างรวดเร็ว: ระบบสามารถเริ่มต้นและหยุดทำงานได้อย่างรวดเร็ว เหมาะสําหรับการใช้งานเช่นสถานีเติมไฮโดรเจน 3. โครงสร้างที่กะทัดรัด: แรงกดด้านเดียว โครงสร้างที่กะทัดรัด พื้นที่ใช้สอยน้อย 4. เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและสะอาด: ขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียน เลือกปฏิกิริยาน้ำบริสุทธิ์ ปราศจากมลพิษ ไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูง สถานะการพัฒนาของเครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) ข้อเสียของผลิตภัณฑ์: 1. การผลิตไฮโดรเจนต่อเซลล์น้อย 2. ประสิทธิภาพไม่เพียงพอ (เมื่อเปรียบเทียบในประเทศและต่างประเทศ): ส่วนประกอบหลัก ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า การใช้พลังงานไฟฟ้า DC ต่อหน่วย ปริมาณโลหะมีค่า เป็นต้น 3. ราคาสูง: กระบวนการเตรียมที่ซับซ้อนของเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่า และเมมเบรนอิเล็กโทรด 4. ความทนทานต้องการการปรับปรุง: เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนมีแนวโน้มที่จะเกิดความเครียดทางกล การกัดกร่อนทางเคมี และการเสื่อมสภาพ ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่ามีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันและเป็นพิษ ทิศทางการพัฒนา: 1. ปรับปรุงประสิทธิภาพและเสถียรภาพ: ปรับปรุงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (ความสามารถในการขนส่งโปรตอน ความเสถียร) โครงสร้างเครื่องผลิตไฮโดรเจน 2. ลดต้นทุน: ใช้เมมเบรนโปรตอนในประเทศ ลดการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่า ปรับปรุงกระบวนการเตรียมเมมเบรนอิเล็กโทรด 3. แรงกดด้านการทำงานสูง: เพิ่มความสามารถในการรับแรงกดด้านเดียวเพิ่มเติม ปรับปรุงความสม่ำเสมอของวัสดุ ลดต้นทุนอุปกรณ์ในขั้นตอนต่อไป การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนอนุภาคลบ การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนอนุภาคลบ (AEM) หลักการ: การผลิตไฮโดรเจนด้วย AEM ใช้น้ำบริสุทธิ์หรือด่างความเข้มข้นต่ําเป็นอิเล็กโทรไลต์ น้ำจะซึมผ่านจากแอนโอดผ่านเมมเบรน AEM ไปยังแคโทด ซึ่งเกิดการเกิดไฮโดรเจน ผลิต OH- และไฮโดรเจน OH- นําผ่านเมมเบรน AEM ไปยังแอนโอด ซึ่งเกิดการเกิดออกซิเจน สถานะการพัฒนาของเครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนอนุภาคลบ (AEM) ข้อดีของผลิตภัณฑ์: การเริ่มต้นและหยุดทำงานอย่างรวดเร็ว: เมมเบรน AEM มีการนําไอออนที่ดี อนุญาตให้เครื่องผลิตไฮโดรเจนสามารถเริ่มต้นและหยุดทำงานได้อย่างรวดเร็ว ด้านการเกิดไฮโดรเจนใช้แรงกดดัน ~3MPa ไม่จําเป็นต้องกําจัดออกซิเจนจากไฮโดรเจน การตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็ว ปรับตัวได้อย่างยืดหยุ่นกับพลังงานหมุนเวียน ราคาถูก: สามารถใช้วัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โลหะมีค่า ข้อเสียของผลิตภัณฑ์: 1. เมมเบรน AEM: การสังเคราะห์วัสดุที่ซับซ้อน ผลกระทบจากขนาดที่จํากัด ราคาสูง อายุการใช้งานสั้น 2. เมมเบรน AEM มีการบวมอย่างมาก ความยากลำบากในการเตรียมเซลล์เดี่ยวขนาดใหญ่ 3. ตัวเร่งปฏิกิริยาแคโทดยังคงเป็น Pt/C เป็นหลัก มีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่ต่ํากว่าเมื่อเทียบกับ PEM 4. เทคโนโลยียังไม่สมบูรณ์ อยู่ในระยะเริ่มต้นของการพาณิชย์ ทิศทางการพัฒนา: 1. การปรับปรุงวัสดุเมมเบรน: พัฒนา AEM ที่มีการนําไฟฟ้าสูง การเลือกไอออน และเสถียรภาพในสภาพเป็นด่างระยะยาว 2. การปรับปรุงอิเล็กโทรด: พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โลหะมีค่าที่มีประสิทธิภาพสูง 3. เพิ่มความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติม การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบด่าง การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบด่าง (ALK) หลักการ: การผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบด่างใช้สารละลายด่างเป็นอิเล็กโทรไลต์ ภายใต้กระแสไฟฟ้าตรง แคโทดจะผ่านกระบวนการลดลง ได้รับอิเล็กตรอนเพื่อผลิตไฮโดรเจนและไอออนไฮดรอกไซด์ แอนโอดจะผ่านกระบวนการออกซิเดชัน ไอออนไฮดรอกไซด์จะสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อผลิตออกซิเจนและน้ำ สถานะการพัฒนาของเครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบด่าง (ALK) ระบบการผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบด่างในปัจจุบันส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องผลิตไฮโดรเจน อุปกรณ์แยกก๊าซ-ของเหลว และอุปกรณ์ทำความสะอาด ข้อดีของผลิตภัณฑ์: ราคาถูก: วัสดุอิเล็กโทรดมีราคาค่อนข้างถูก ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โลหะมีค่า ประสิทธิภาพการเลือกปฏิกิริยา: ภายใต้เงื่อนไขโหลดเต็ม เครื่องผลิตไฮโดรเจนรุ่นที่สองของ Trina Yuan Hydrogen สามารถบรรลุประสิทธิภาพประมาณ 85% การดำเนินงานภาระงานที่กว้างขวาง: สามารถดำเนินงานได้อย่างเสถียรภายในช่วงความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่กว้าง (25%-130%) มีความต้องการต่ําต่อคุณภาพพลังงานป้อนเข้า เข้ากันได้กับแหล่งพลังงานต่าง ๆ ความสามารถในการขยายขนาด: เหมาะสําหรับโครงการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวในขนาดใหญ่ สถานะการพัฒนาของเครื่องผลิตไฮโดรเจนด้วยการเลือกปฏิกิริยาของน้ำแบบด่าง (ALK) ประเด็นที่ต้องแก้ไข: ประสิทธิภาพการเลือกปฏิกิริยา ช่วงพลังงานต่ําที่แคบ ความเร็วในการตอบสนองที่ช้า ความแม่นยําในการออกแบบสนามไหลที่ต่ํา การเริ่มต้นและหยุดทำงานบ่อย ๆ นําไปสู่เสถียรภาพของวัสดุที่ไม่ดี ทิศทางการพัฒนา: 1. การวิจัยและพัฒนาและนวัตกรรมทางเทคโนโลยี: อิเล็กโทรด ไดอะแฟรม การออกแบบโครงสร้างเครื่องผลิตไฮโดรเจน การวิจัยความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ การวิจัยและจําลองระบบ 2. การผลิตที่เป็นมาตรฐาน: สร้างระบบการผลิตที่เป็นมาตรฐาน เลือกชิ้นส่วนที่มีคุณภาพสูง 3. การจัดการพลังงาน: ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน สร้างระบบพลังงานแบบบูรณาการ "ลม-แสงอาทิตย์-ไฮโดรเจน-การเก็บพลังงาน" 4. การบํารุงรักษาและการจัดการอุปกรณ์: สร้างแนวคิดวงจรชีวิตเต็มรูปแบบ การดําเนินงานที่ชาญฉลาด การวิเคราะห์เปรียบเทียบเครื่องผลิตไฮโดรเจน เครื่องผลิตไฮโดรเจนเซลล์เดี่ยวขนาดใหญ่ การถกเถียงระหว่าง "สี่เหลี่ยม" กับ "กลม" สรุปและการเปรียบเทียบของเทคโนโลยีการเลือกปฏิกิริยาของน้ำสี่ประเภท คลิกเพื่อดูรายงานพิเศษเกี่ยวกับงาน 2025 (ครั้งที่ 10) New Energy Industry Expo
