碱性电解水制氢是当下制氢市场的主流,其核心生产装置电解槽已吸引多方势力入局卡位,推动碱性电解槽向高产氢量、低能耗、快响应方向进阶。
其中占据碱性电解槽成本约0%的电极是决定电解槽的制氢效率的根本,也已经聚集了以莒纳科技、德清恒川、保时来、英凯模等为代表的企业。碱槽电极市场呈现出参与方众多、工艺多样、供应链相对成熟、技术加速迭代的特点。
碱槽电极供应链相对成熟目前国内碱性电解槽使用的电极以镍基为主,多以纯镍网、泡沫镍为基材,采用喷涂、滚涂、化学镀等工艺涂覆催化剂,以提高电解效率,催化剂多选用雷尼镍为代表的镍基催化剂,或者贵金属催化剂等。
可以看出,碱槽电极的生产流程并不复杂,重点在于镍基材、催化材料的选择及涂敷工艺上,国内的碱槽电极供应链发展已相对成熟。
基材方面,国内的碱槽电极以镍网应用为主,具有价格低廉,耐酸耐碱耐高温等特点。主要通过将Ni4、Ni6镍丝以平纹、斜纹等编织法编制成40-60目的镍网,后经质检、整平包装出售,或裁片供应。
碱槽电极用镍网的生产商包括扬州玉峰、英凯模、河北亿昌丝网、安平泊林丝网、安平耀安丝网、河北环冀丝网、安平辉瑞丝网等,大部分聚集在“中国丝网之乡”——河北安平。
泡沫镍则是将金属镍制成泡沫海绵状,形成具有三维全贯通网孔结构的电极基材,具有内部充满大量微孔,电极比表面积大等特点。供应商有科力远、爱蓝天高新技术、梧州三和材料、菏泽天宇科技、佳士德、昆山嘉亿盛电子等。
催化剂方面,一种是高活性镍基催化剂,目前常见的有雷尼镍、活化处理的硫化镍、镍钼合金或者活化处理的镍铝粉等;一种是含有贵金属的催化剂(铂系催化剂、钌系催化剂、铱系催化剂等)。
目前市场应用以第一种为主,代表服务商包括北矿新材、德清恒川科技、盈锐科技等,以催化材料销售、喷涂服务为核心技术。
上述镍网基材、催化剂供应、喷涂服务商基本都可以根据客户要求一站式生产供应电极产品。导致碱液电极厂商呈现参与方众多的“江湖混战”局面,大体可以分为三类:
第一类,上述镍网基材、催化剂供应、喷涂服务商可根据客户要求一站式生产供应碱液电极产品;
第二类,从事电极研发、工艺处理和生产的企业:如保时来、莒纳科技、力拓电极、江苏绿氢电极等;
第三类,碱性电解槽生产厂商自采原材料生产、研发电极自用或销售,如图灵科创等。
整体来看,碱槽电极供应链已经相对成熟,但入局的新企业较多,各参与方凭借不同的资源禀赋、研发背景,协同行走在推进碱槽电极发展的道路上。
电极市场,乾坤未定一众企业涌进碱液电极市场的根本原因,在于电解水制氢设备广阔的市场前景。
近期龙蟠科技董事长石俊峰公开表示,年全国电解槽的出货量是兆瓦,今年预计将会增长一倍,到1.6吉瓦,预计到年的市场总量将会再增长七倍,达到11吉瓦。市场占比达90%以上的碱性电解槽即将迎来爆发性增长,核心部材碱槽电极的供应商们也已经感受到了市场温度。
“近两年已经明显感觉到市场需求量的增加,去年公司的碱槽电极营收已经达到了三千多万,今年有望再上一个台阶。”某电极材料供应商透露。
碱性电解槽市场应用的增多带动了电极及材料的销售增长,但也提出了新的要求。
首先是技术升级。国内碱性电解槽Nm3/h的产品已经趋于成熟,已经陆续有Nm3/h产品推出,向高产氢量、低能耗、快速响应迈进的技术升维战已经打响。目前市面上普遍-4A/m2的电流密度存在明显劣势,需要持续提升以匹配电解槽的发展。
其次是稳定供应能力,碱槽电极产业链参与企业虽多,但具备量产和稳定供应能力的仍是少数头部企业。目前国内各地的光伏、水电、风电等可再生能源制备绿氢的项目正在快速增加当中,以考克利尔竞立、华易氢元科技、中集集电、亿利氢田时代、天合元氢、双良新能源、希倍优氢能等为代表的碱性电解槽厂商已经在推进产能扩张布局,对碱槽电极材料的需求将持续增长,对供应商的量产能力也提出了考验。
一言蔽之,目前在碱槽电极市场上,虽然参与方众多、工艺多样、且供应链相对成熟,但由于市场刚刚起步,新入局者较多,且技术和工艺都在完善的路上,所以尚未形成稳定的市场格局。乾坤未定之下,紧跟市场趋势,持续推进稳定高效的电极产品方是发展根本。
代表企业发展情况:莒纳科技
上海莒纳新材料科技有限公司(简称“莒纳科技”)成立于年,致力于成为电解水制氢催化技术的行业领跑者,目前在电催化材料领域已经取得及申报56项国家发明/实用新型专利,10多项技术秘密。
今年1月,莒纳科技发布其JA系列碱液电极,电流密度最高可达A/m2。公司成都工厂同步下线投产,已经可以实现1.9m*1.9m大尺寸电极的量产,并与宝瀛气体、中电丰业、国富氢能等企业签署订单。
德清恒川科技
德清恒川新材料科技有限公司(简称“德清恒川科技”)成立于年,位于于浙江省德清县,专业从事热喷涂技术开发、碱性电解水制氢电解槽电极生产与加工。
公司的碱性电解槽制氢电极网喷涂、镍丝网喷涂设备采用等离子熔射技术,通过对镍网表面熔射喷涂雷尼镍(镍铝金属),可增大表面积,达到提升制氢产能和节电效果。
保时来
保时来的总公司成立于年,是一家台湾企业,最早从事表面喷涂增材制造,是亚洲最早从事表面热喷涂增材的厂家,在年率先开展碱性电解水电解槽电极网喷涂业务。
年为了专注服务氢能行业,公司在常熟投资近1亿元,已投运16条全自生产线,成立了保时来新材料科技(苏州)有限公司,专注生产和研发氢能源碱性电解水制氢设备电极网,致力于成为全球最大的电极厂商。
英凯模
河北英凯模金属网有限公司(简称“英凯模”)于年成立于中国丝网之乡-河北省安平县,现有安平和德州两个工厂,另在通由拜和欧洲设有两个办事处。
公司深耕金属丝网行业9年,早在年就开始了雷尼镍电极网的研发,不仅从编织工艺上进行改进,还自主设计了雷尼镍电极网喷涂活化产线并配备行业领先的性能检测设备,实现从镍网编织到雷尼镍喷涂再到性能检测的全产业链建设