未來,氫能源將超過石油和天然氣成為21世紀(jì)的“終極能源”
氫能被稱為21世紀(jì)的“終極能源”。我國氫能資源豐富,氫能產(chǎn)業(yè)是萬億級大產(chǎn)業(yè),然而中國在這一領(lǐng)域才剛剛起步,氫燃料電池技術(shù)與世界先進水平相比,也有一定差距。
氫能是和平能源,其最大優(yōu)點是來源廣泛,只要有水就能制氫,制氫方法也很多,任何地方都可以制氫,可以從根本上解決能源安全問題。氫能的其他優(yōu)勢還有:零污染、零排放、無次生污染;是可再生能源橋梁,可將不穩(wěn)定的可再生能源變成穩(wěn)定能源,利用棄水、棄風(fēng)、棄光、棄核發(fā)展電解水制氫是我國制氫一大特色;可適應(yīng)中、大規(guī)模儲能;用途全能,可發(fā)電、供熱、用作交通燃料;是重要的工業(yè)原料,可用于臨床醫(yī)療用品;能量密度大,是汽油的3倍;安全性高,無次生事故;
近年來,國家一系列政策規(guī)劃都將氫能發(fā)展與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新提升到國家戰(zhàn)略高度。地方政府和企業(yè)積極探索氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,初步形成包括制備、儲運、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈,形成了以北上廣為中心的京津冀、長三角、珠三角等主要氫能產(chǎn)業(yè)集群,并逐漸輻射到周邊地區(qū)。例如,河北張家口以服務(wù)2022年冬奧會為契機,正打造我國北方氫能產(chǎn)業(yè)示范基地。
目前制約氫能燃料電池行業(yè)發(fā)展的主要障礙有四個
一是成本障礙。高成本是制約燃料電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。燃料電池成本中占比最高的是燃料電池組,其次是氫燃料罐和電池配件。如果未來要實現(xiàn)燃料電池商業(yè)化,并與內(nèi)燃機、鋰離子電池汽車進行競爭,降低燃料電池的鉑催化劑、電解質(zhì)膜和雙極板三個關(guān)鍵部件的成本勢在必行。此外,其他燃料電池配件價格也是燃料電池成本居高不下的因素。
二是氫的來源。傳統(tǒng)工業(yè)制氫的方法以化石原料制氫、或者采用電解水制氫。分散小規(guī)模制約氫能應(yīng)用。從成本角度來看,在燃料電池推廣初期,應(yīng)以分散式制氫為主,可進一步控制成本,且使用便利。但隨著未來燃料電池規(guī)?;l(fā)展,對大規(guī)模制氫需求、集中制氫的成本和環(huán)保優(yōu)勢將會進一步突出。
三是氫基礎(chǔ)設(shè)施。燃料電池汽車的推廣,其中最主要的制約因素是缺乏加氫站等配套設(shè)施,帶來加氫困難,加氫站高昂的建設(shè)成本和燃料電池汽車數(shù)量不多也使得建設(shè)加氫站的驅(qū)動力不足,雖然加氫站建設(shè)已列入氫能應(yīng)用規(guī)劃中,但還遠遠不足以滿足燃料電池產(chǎn)業(yè)化推廣的要求。
四是氫儲運與安全。通常氫氣以三種形態(tài)存儲和運輸:高壓氣態(tài)、液態(tài)和氫化物狀態(tài)。短期內(nèi),高壓罐儲氫仍是主要氫氣儲存運輸手段。但從長期來看,更需要具備高儲氫容量、高安全性、吸/放氫速率快、長壽命和低成本的儲氫材料。但輕質(zhì)儲氫材料、有機液態(tài)儲氫材料等低壓或常壓儲氫材料技術(shù)水平制約著新型儲運技術(shù)的發(fā)展,成為氫能推廣應(yīng)用的瓶頸。
當(dāng)前,我國正面臨能源革命和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的艱巨任務(wù)。發(fā)展氫能可以部分替代傳統(tǒng)化石能源,既是我國能源安全戰(zhàn)略的重要組成部分,也是優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)的重要途徑。此外,發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)能夠有效帶動新材料、新能源汽車以及氫儲存與運輸?shù)雀叨搜b備制造業(yè)快速發(fā)展,鼓勵自主創(chuàng)新,實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破,對于我國加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。
國際天然氣聯(lián)盟戰(zhàn)略委員會主席Ulco Vermeulen同樣青睞氫能。他說,氫能的運輸成本和儲存成本都遠比電能便宜,目前英國在北海正建設(shè)風(fēng)電制氫項目。他預(yù)計,全球范圍內(nèi),10年后天然氣的份額將超過石油,2040年氫能將超過天然氣。
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