H2Giga旗舰项目：制氢电解槽技术取得巨大进步

四年时间里，来自科研界和产业界的130家合作伙伴，在H2Giga旗舰项目中共同推动电解槽的批量化生产。德国化学技术与生物技术协会（DECHEMA）通过"电解技术平台"，协调了所有项目伙伴之间的交流。H2Giga项目结束大约一年后，DECHEMA的伊莎贝尔·孔德勒博士和弗洛里安·奥斯费尔德博士做了一次总结：项目取得了哪些进展？为什么来自远东的竞争压力依然是个挑战？技术路线图在通向2030年和2045年氢能发展目标的路上，又扮演着什么角色？

H2News：孔德勒博士，H2Giga氢能旗舰项目的核心目标是什么？

孔德勒：H2Giga是德国联邦教育与研究部（现更名为联邦研究、技术与航天部，BMFTR）资助的三个氢能旗舰项目之一，2021年启动。这个项目专注于研究水电解技术的产业化和规模化——这是实现吉瓦级绿氢生产的前提条件。大约130家合作伙伴，通过30个相互独立的子项目开展研究，并在全部四种电解技术上都取得了重大进展。

H2News：这个目标实现了吗？

孔德勒：核心目标肯定是实现了。有些企业甚至在项目还没结束的时候，就已经把H2Giga研发出来的技术用到了自己的生产线上——这些生产线本身并不属于旗舰项目。比如西门子能源在柏林的超级工厂，还有Quest One公司在汉堡的Gigahub。

参与的高校和科研机构也拿出了重要成果。他们搭建了大型电堆和模块的测试设施，通过这些研究，为大规模运行电堆积累了宝贵经验。举例来说，于利希研究中心搭建了兆瓦级PEM电解模块测试台，克劳斯塔尔工业大学则建了一个碱性电解电堆的测试场。

H2News：H2Giga的目标是把电解槽的生产方式，从手工制造转向自动化、批量化生产。这一点是怎么实现的？

孔德勒：电解电堆的批量化生产，说起来容易，做起来难。比如在电堆组装环节，机械臂需要抓取各种材质不同的部件，其中不少还是软质或易碎材料，要精确定位再松开，这对机器人来说是不小的挑战。合作伙伴们针对这些特殊要求，研发了专门的生产技术，属于"首台首套"级别的装备技术。这一切离不开科研界和产业界的紧密合作——既要有基础理论支撑，也要考虑产业化的实际需求。

H2News：130家科研和产业伙伴的合作，给整个项目带来了哪些好处？

孔德勒：伙伴之间的交流，让整个社群真正凝聚了起来。项目定期围绕核心议题以及一些跨领域话题举行会议，到项目结束的时候，各方伙伴掌握的知识水平，肯定比各自闭门造车要高得多。

旗舰项目下的电解技术平台，还邀请了外部专家，以及来自H2Mare和TransHyDE两个旗舰项目的伙伴，介绍一些跨领域的议题，让所有人都能从中受益。正是这种信息交流，让很多环节的工作效率更高、进展更快。

H2News：奥斯费尔德博士，我们来看看竞争格局。您怎么评价当前电解槽生产领域的国际竞争态势？

奥斯费尔德：在德国，四种电解技术我们都有实力强劲的企业，无论是技术参数、关键性能指标（KPI），还是系统能力和产能，都处于第一梯队。但我们都清楚，来自远东的价格压力非常大。尤其是产能过剩、原材料成本更低、人工成本更低，再加上相关国家的政府补贴——特别是中国——这些因素都在加剧竞争压力。这意味着，我们绝不能躺在现有的技术优势上"睡大觉"，接下来的每一步都需要持续的支持，包括资金扶持。

不过也要看到积极的一面：买家做决策时，并不只看价格。技术的可靠性、服务水平、专业的对接人员，还有对供应商的信任，这些都很重要，也是德国企业在国际市场上的优势所在。总体来说，形势确实充满挑战，但不是没有机会。

H2News：电价在当前绿氢的成本结构中扮演什么角色？

奥斯费尔德：电力成本占绿氢总成本的很大一部分。要降低这部分成本，最大的杠杆在于选址——项目要建在光伏或风电资源丰富的地方。让电解槽这种大型用电设备的运行方式更贴合电网需求，这当然值得推荐，但我不认为这能带来成本结构上的奇迹。说到底，电解槽只有在大部分时间都保持高负荷运行时，才能实现盈利。此外，逐步提升转化效率，通过改进电堆和电力电子设备延长使用寿命，也能带来成本节约。

H2News：转到德国国内的情况——为什么德国的氢能发展速度，比最初预期的要慢？

奥斯费尔德：当初对氢能发展速度的预期太高了，很大程度上是基于愿望而不是现实。目前确实有一些项目成功落地，但也有不少项目最终没能做出最终投资决定（FID），或者中途叫停了。一个主要原因是绿氢的成本问题——目前绿氢的价格，仍然明显高于通过天然气重整制取的氢。这导致现阶段很难找到愿意使用绿氢的下游客户。因此，任何有助于降低成本的研发活动，眼下都显得格外重要。

H2News：具体来说，哪些措施能帮助绿氢发展重新提速？

奥斯费尔德：从监管角度看，值得重新审视一下RFNBO*的认定标准——也就是判断氢气是否"绿色"的标准，让它更贴合实际操作情况。尤其是目前要求可再生电力生产要与制氢同时同步进行、且是额外新增的可再生能源，这两点是可以调整的关键杠杆。

技术层面，任何有助于降本的措施都很重要，包括前面提到的电解效率提升，也包括在低成本可再生能源资源丰富的地区开展国际合作制氢。总的来说，我们既要在国内应对绿氢发展提速的挑战，也需要德国企业保持强劲实力，把电解技术推向全球市场，在争夺全球优质选址资源的竞争中站稳脚跟。

（RFNBO：非生物来源可再生燃料，即定义"绿氢"标准的一套认证体系）

H2News：说到全球市场——孔德勒博士，目前单一供应商依赖的问题有多严重？

孔德勒：电解领域确实存在个别单一供应商依赖的情况，比如碱性电解用的隔膜材料。PEM电解用的膜材料和离聚物，供应商也不多。只要这些单一来源能正常稳定供货，暂时不会出问题，但这终究是个风险。随着产业规模不断扩大，这个风险也会越来越大，所以这个问题必须尽早解决，需要培育更多的供应商。

H2News：说到面向吉瓦级规模的水电解技术路线图，这个想法是怎么产生的？

孔德勒：我们希望系统梳理一下目前的技术现状，把旗舰项目里的成果做个跨项目总结，同时勾勒出下一步的方向。H2Giga汇聚了一个庞大的电解技术社群，这是个难得的机会，能扎实地摸清氢能旗舰项目结束之后还需要研究哪些内容，并和核心团队一起梳理确认。我们借此找出了不少空白点，也提炼出一些议题，它们建立在旗舰项目已有成果之上，并且能为2030年和2045年两个时间节点的氢能发展目标提供支撑。各核心团队对议题做了优先级排序，指出了尚待解决的问题，也提出了具体的行动建议。

H2News：路线图里提到了"去风险化"，具体是什么意思？

孔德勒：这是一个很关键的问题，尤其是当我们从小规模走向大系统的时候——包括在科研层面也是如此。去风险化，就是把失效的可能性降到最低。从技术角度说，就是要研究清楚失效机制，理解透彻，才能有把握地避免它。可以这么说：只有当我能随时主动触发或关闭某个失效机制的时候，我才算是真正理解并掌控了它。而在非技术层面，同样存在去风险化的问题，比如供应链的保障，或者应对监管政策变化带来的风险。我们越接近大规模产业化，把这些风险降到最低就越重要，因为一旦出问题，代价会很高。

H2News：电解技术主要有四种：碱性电解（AEL）、PEM电解、高温电解（HTEL）和阴离子交换膜电解（AEM）。为什么AEL和PEM在目前的产业发展中占据核心地位？

孔德勒：主要是因为这两种技术目前发展最成熟——当然，这不代表它们已经没有研究空间了。要在未来五到十年内实现三位数兆瓦级甚至更大规模的产业化，一项技术必须现在就能在（个别）大型系统中安全稳定运行。PEM电解和碱性电解已经具备这个条件。

不过另外两种较新的技术，也各有前景。HTEL特别适合那些能提供高温余热的场地。AEM电解是一项创新性很强的技术，但首先得在更大规模的系统中证明自己的长期稳定性。理想情况下，它能兼具PEM技术的聚合物膜优势，以及碱性电解不需要或极少使用贵金属的优势。

H2News：从研发角度看，各种电解技术接下来最重要的工作是什么？

孔德勒：对于PEM电解和碱性电解来说，关键是要研究清楚运行条件的影响，以及在大型电堆和系统中，各种干扰参数之间的相互作用。掌握这些规律，才能提高运行稳定性，减缓性能衰减。借助人工智能辅助的长期试验，可以开发出预测性维护模型，从而优化维护和维修方案。材料研究方面，尤其是催化层材料，也还有提升转化效率和/或延长使用寿命的空间。而对HTEL和AEM电解来说，材料研究的分量更重，同时还要提升长期稳定性，把电池片和系统做大做强。

H2News：H2Giga项目里，有哪些成果或进展，是您个人觉得最惊喜、印象最深的？

孔德勒：过去整整四年，DECHEMA通过电解技术平台，为H2Giga的合作伙伴们搭建了一个科研交流的空间，促进了产学之间的互动。这个社群真正凝聚了起来，所有伙伴在各自项目中投入的热情和努力，为电解技术带来了巨大的进步。

我们要衷心感谢所有H2Giga的合作伙伴，感谢这段美好的合作！也代表所有伙伴，感谢BMFTR对氢能旗舰项目的资助。

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