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美国能源部发布电解制氢技术评估报告--强调降低制氢成本的途径
2024年12月4日卡车技术前线消息，美国能源部（DOE）今天发布了一份报告，强调了通过电解降低清洁氢气生产成本的方法。该报告显示，电解有可能实现美国能源部Hydrogen Shot™将清洁氢气生产成本降低到每公斤1美元的激进目标，并详细介绍了所需的创新，以及制造、技术效率和集成能源系统方面的必要技术进步。
此前，2021年6月，美国能源部宣布了一系列全部门Energy Earthshots计划中的第一个，旨在在十年内加速突破更丰富、更实惠、更可靠的清洁能源解决方案。Hydrogen Shot™旨在在10年内将清洁氢气（H2）的生产成本降低到每公斤1美元（“1 1 1”）。
这份名为《Hydrogen Shot战略：水电解技术评估（Hydrogen Shot: Water Electrolysis Technology Assessment）》的报告对关键电解技术进行了全面评估，包括技术现状和实现Hydrogen Shot战略目标所需的大幅降低成本的潜在方法。
这是对清洁氢气生产途径的三次评估中的第二次评估。首份报告《Hydrogen Shot技术评估：热转化方法》考察了利用热量转化化石和/或废物原料（通过碳捕获和封存）的氢气生产过程。本系列的第三份也是最后一份报告将对先进途径的氢气生产进行类似的技术评估，其中包括使用阳光直接分解水而不使用电力的过程。
实现Hydrogen Shot的成本削减目标可以为氢气开辟新的市场，包括钢铁制造、清洁氨、能源储存和重型卡车运输，从而提高国内能源安全和弹性，创造就业机会，并加强美国在全球清洁能源市场中的地位。
报告主要关注当前电解槽的现状以及基于当前信息和分析实现1美元/千克氢气的研究、开发和示范需求。随着技术的进步，将进行更新评估和更详细的分析。
电解槽系统
电解槽系统由电池堆（stacks）和BOP组件组成，电堆由单个单元组成。电池组中电池的大小和数量、系统中电池组的数量以及系统中BOP设备的数量都可能因系统的配置而异。
各种技术的技术成熟度及温度
成熟LTE和HTE技术的现状和DOE中期和最终技术目标
PEM系统成本分解
PEM降成本潜力
结论
使用水电解槽生产氢气对于实现美国能源部的氢能目标至关重要。该技术评估从众多资源中总结了该领域在成本、商业和制造准备、性能、寿命和部署方面的现状，同时强调了通过研发和开发在几种不同类型的电解槽（PEM、LA、O-SOEC、AEM和P-SOEC）中取得进步的机会。
通过对研发和开发进行重点突出、持续的投资，并基于与可再生能源和/或核能发电相结合的具体场景，三种商业上最成熟的电解槽技术——PEM、LA和O-SOEC——显示出在十年内实现Hydrogen Shot目标并实现1美元/公斤的LCOH的潜力。从长远来看，随着技术的进一步成功发展，两种较低的TRL技术——AEM和P-SOEC——比这三种技术具有潜在的优势。这里进行的技术经济分析利用了本文件中引用的多个来源的技术投入，并使用了已发布的电解槽技术目标。它基于代表当前电网、当前清洁能源资源和混合清洁能源系统未来预测的清洁能源情景。影响成本的其他因素，如副产品的销售或清洁氢气生产税收抵免（45V），在本次分析中没有考虑，但可以进一步降低LCOH。
本次评估中包括的五种电解槽技术处于不同的技术开发时间表和不同的商业化水平。此外，不同的技术在某些最终用途和某些清洁能源资源方面将比其他技术更具竞争力。随着政府和行业预测多种最终用途的清洁氢气需求将大幅增长，所有这些技术都可能发挥可行和重要的作用。由于氢气在多个行业的应用如此多样化，每个行业都有自己的特殊需求，似乎不太可能只有一两种电解槽技术完全主导市场。
实现氢能目标的关键研发机会可以分为三个主要领域：技术进步、制造和规模经济以及清洁能源系统集成。需要在所有三个领域作出努力；仅凭一项创新不足以将氢气成本降低到1美元/公斤。实现Hydrogen Shot目标将需要在这些领域战略性地分配资源和努力。美国能源部的氢气计划以及氢气跨部门工作组完全有能力满足这些广泛的研发需求，在未来几年实现具有成本效益的清洁氢气生产，并在实现国家气候和能源目标方面发挥重要作用。
来源：EPA
token:EPA电解制氢报告
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