迈向氢能社会!丰田汽车和千代田工业株式会社合作的“大型水电解设备”进展如何了?

“大型制氢电解槽” 这一关键词近年来备受关注。作为一种能够通过电解水产生大量氢气的模块化和集装箱式装置,它在全球能源转型的进程中,正逐渐成为实现绿色能源发展的关键角色。

早在 2024年2月,拥有先进燃料电池技术的丰田与全球工厂工程公司千代田公司建立合作伙伴关系,自此开启对大型制氢电解槽的探索与研发。

如今,一年过去,他们究竟取得了怎样的成果与突破呢?

从燃料电池到电解槽:厚积薄发的实力沉淀

丰田的大型电解槽领域技术基于其氢动力 Mirai 汽车使用的燃料电池相同电池组开发,自第一代 Mirai 发布以来,700 万个电池应用在约 20000 辆 FCEV 上的组件应用数据,为电解槽的可靠性提供了坚实的数据支撑。

在材料应用上,丰田同样经验丰富。自第一代 Mirai 起便使用钛作为氢能源汽车的燃料电池组分离器,这种材料的高耐腐蚀性和耐久性应用在 PEM 电解槽中,即便运行 80000 小时后仍能保持几乎相同的性能水平,极大地保障了电解槽的长期安全使用。

近 30 年对氢能源下游应用技术的研发,让丰田积累了大量的技术和经验,这些技术沉淀使其在进入大型电解槽领域时如鱼得水。

在生产制造环节,丰田具备显著优势。在 PEM 电解槽生产过程中,超过 90% 的 FCEV 燃料电池电堆组件和燃料电池电堆生产设施能够共享使用,这不仅有效降低了生产成本,还大幅提高了生产效率。

作为全球领先的汽车制造商,丰田在工业产品方面拥有专业的知识和成熟的生产管理体系,确保了电解槽产品的质量稳定性和生产的高效性。严格的质量把控和高效的生产流程,使得丰田在大型电解槽的制造上能够满足市场的高要求。

丰田与千代田:强强合作,优势互补

合作资源优势也是丰田的一大亮点。丰田与千代田株式会社一年前签署战略合作伙伴关系和基本合作协议,就是看中彼此的资源互补。

千代田在加工厂设计技术和大型工厂建设技术方面实力强劲,双方携手合作,实现了优势互补。千代田的设计与建设专长,结合丰田的技术与制造能力,共同开发出极具竞争力的大型电解槽系统。

图2

5MW 与 20MW:定制电解槽适配多元需求

在与各类客户的深入交流中,丰田与千代田了解到商用水电解设备规模需求呈现出显著的差异化特征。在日本,现场制氢需求旺盛,规模多集中在 20MW 左右。

而海外市场对 100MW 以上的大型集中式电站有着强烈需求。为有效契合不同地区的多元需求,丰田与千代田制定出一套创新策略:将基本单位一分为二,打造出具备可扩展性的 5MW 和 20MW 两种容量规格的产品套装。

倘若仅将 20MW 作为单一标准化规格,便难以在小规模需求市场崭露头角;反之,若仅以 5MW 为标准,在高需求市场中则会缺乏竞争力。基于此,丰田与千代田决意将 5MW 和 20MW 两种型号推向商业化,通过灵活组合多台机组,精准满足客户所需的各类容量。

从产品性能维度审视,丰田与千代田计划推出的 5MW PEM 电解槽表现突出。每台设备占地仅 2.5x6 米,却能实现每小时产出 100 公斤氢气,每年产量可达约 800 吨,占地面积仅为传统设备的一半。

不仅如此,该电解槽维护简便,运输便捷,能大幅缩短现场施工周期,有效降低土木工程及施工成本。高效、便捷的产品特性,使其在市场竞争中脱颖而出。

对丰田自身:多元发展的战略布局

丰田入局大型电解槽,对于自身发展意义重大。这一举措推动了业务多元化拓展,使丰田从传统汽车制造领域成功向能源领域延伸,拓展了业务版图,减少了对单一汽车业务的依赖。在能源转型的大趋势下,为企业找到了新的增长点,全面提升了综合竞争力和抗风险能力。

同时,完善了氢产业链布局,向上游制氢领域拓展,与下游的氢燃料电池汽车业务形成了紧密的协同效应,有利于丰田在氢能源产业中占据更为有利的地位,进一步推动氢燃料电池汽车业务的发展。(部分内容引用自 Kota Sera)