电子元件新角色：赋能氢能产业，加速绿氢时代到来！

电解水制氢技术，作为氢能产业的核心环节，正迎来前所未有的发展机遇。从小型路边加氢站到大型制氢工厂，尽管规模差异巨大，但电解的基本原理保持不变。每个电解槽在1.8至1.9伏的电压下运作，这一数值受温度和电解液添加剂的影响，将水分子分解成氢气和氧气。在电流密度高达每平方米0.5安培的条件下，一个面积为2,000平方厘米的电解槽，由1,000安培的直流电驱动，每天可产出约1公斤的气态氢气。

尽管电解水制氢的基础化学原理早已为人熟知，但降低成本和提高效率仍是未来发展的关键。目前，制氢成本在每公斤4至7美元之间，取决于电价和电解槽的效率。美国能源部已设定了雄心勃勃的目标：到2025年将成本降至每公斤2美元，2030年进一步降至1美元。要实现这些目标，不仅需要电解槽效率的显著提升，还需要通过大规模部署电解工厂实现规模经济。

效率提升的关键在于更高效的电能转换系统，这促使行业更加关注英飞凌、力特等高压设备核心供应商的技术进步。电解过程虽然属于化学过程，但电力消耗巨大，这些电力可以来自电网，也可以通过“交流/直流耦合”系统直接连接风力发电机，或通过“直流/直流耦合”系统连接光伏电站和储能电池。

传统上，为大型电解厂提供电能转换的高压设备市场由ABB、西门子、施耐德电气等巨头主导。然而，随着电解工厂需求的激增，这些行业巨头迎来了新的机遇，同时，掌握高压电力设备技术的中小企业也获得了市场空间。无论是传统厂商还是新兴企业，都需要满足电解厂运营商在电能质量、转换效率、运行可靠性和综合成本方面的严格要求。

在高压设备领域，这些要求为电子元件制造商创造了新的机遇。他们正在通过提供能够提升上述指标的产品，推动元件层面的创新。在交流/直流耦合系统中，电解厂采用的电源转换系统主要有两种拓扑结构：基于二极管/晶闸管的整流拓扑和采用IGBT的有源前端（AFE）拓扑。AFE整流器能够实现单位功率因数运行，总谐波失真低于5%。

数十年来，基于晶闸管的12脉或24脉系统一直是交流/直流耦合电解系统的主流方案。这种架构以其坚固耐用、效率高和电流密度高等优势，特别适合功率超过1兆瓦的高耗能场景。然而，随着IGBT技术的不断发展，其在效率和控制精度方面的优势逐渐显现，尤其在追求最大效率的绿氢制备中尤为重要。尽管IGBT系统在安装和维护方面相对复杂，但其体积更小，易于安装，且能提供更精准的功率控制。

在直流/直流耦合系统中，交错降压和双有源桥拓扑是主流。英飞凌的CoolSiC FET系列通过突破性的2,000伏击穿电压，充分发挥了碳化硅MOSFET的电气与散热优势。对于不同功率段的电解槽，英飞凌提供了多样化的元件选择，包括IGBT和碳化硅MOSFET等。

随着氢能市场的爆发，从固定电源到交通运输，氢能正成为推动多领域变革的关键力量。美国能源部的降本目标彰显了氢能技术的战略地位。要实现“十年内1美元/公斤”的目标，不仅需要全产业链的技术创新，还依赖于规模化部署带来的成本摊薄。电力元件效率的持续提升和产品组合的日益丰富，为电解设备制造商提供了更大的创新空间。全球氢能项目的激增和承诺投资额的大幅增长，预示着氢能革命已势不可挡。

在这场由元件革新驱动的产业升级中，浮思特科技等拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商，正发挥着越来越重要的作用。他们为客户提供IGBT、IPM模块等功率器件以及单片机（MCU）、触摸芯片等产品，为氢能新时代的发展贡献力量。