未來,氫能源將超過石油和天然氣成為21世紀的“終極能源”
氫能被稱為21世紀的“終極能源”。我國氫能資源豐富,氫能產業是萬億級大產業,然而中國在這一領域才剛剛起步,氫燃料電池技術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,可將不穩定的可再生能源變成穩定能源,利用棄水、棄風、棄光、棄核發展電解水制氫是我國制氫一大特色;可適應中、大規模儲能;用途全能,可發電、供熱、用作交通燃料;是重要的工業原料,可用于臨床醫療用品;能量密度大,是汽油的3倍;安全性高,無次生事故;
近年來,國家一系列政策規劃都將氫能發展與燃料電池技術創新提升到國家戰略高度。地方政府和企業積極探索氫能產業發展,初步形成包括制備、儲運、應用等環節的完整產業鏈,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業集群,并逐漸輻射到周邊地區。例如,河北張家口以服務2022年冬奧會為契機,正打造我國北方氫能產業示范基地。
目前制約氫能燃料電池行業發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業化的關鍵因素。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。如果未來要實現燃料電池商業化,并與內燃機、鋰離子電池汽車進行競爭,降低燃料電池的鉑催化劑、電解質膜和雙極板三個關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。傳統工業制氫的方法以化石原料制氫、或者采用電解水制氫。分散小規模制約氫能應用。從成本角度來看,在燃料電池推廣初期,應以分散式制氫為主,可進一步控制成本,且使用便利。但隨著未來燃料電池規模化發展,對大規模制氫需求、集中制氫的成本和環保優勢將會進一步突出。
三是氫基礎設施。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施,帶來加氫困難,加氫站高昂的建設成本和燃料電池汽車數量不多也使得建設加氫站的驅動力不足,雖然加氫站建設已列入氫能應用規劃中,但還遠遠不足以滿足燃料電池產業化推廣的要求。
四是氫儲運與安全。通常氫氣以三種形態存儲和運輸:高壓氣態、液態和氫化物狀態。短期內,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。但輕質儲氫材料、有機液態儲氫材料等低壓或常壓儲氫材料技術水平制約著新型儲運技術的發展,成為氫能推廣應用的瓶頸。
當前,我國正面臨能源革命和產業結構調整的艱巨任務。發展氫能可以部分替代傳統化石能源,既是我國能源安全戰略的重要組成部分,也是優化能源消費結構的重要途徑。此外,發展氫能產業能夠有效帶動新材料、新能源汽車以及氫儲存與運輸等高端裝備制造業快速發展,鼓勵自主創新,實現關鍵技術突破,對于我國加快產業結構調整、實現高質量發展具有重要意義。
國際天然氣聯盟戰略委員會主席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風電制氫項目。他預計,全球范圍內,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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