建材秒知道
登录
建材号 > 能源科技 > 正文

制氢的研究现状和发展前景

可靠的秀发
有魅力的啤酒
2023-02-02 17:21:48

制氢的研究现状和发展前景

最佳答案
俭朴的裙子
平常的犀牛
2025-07-20 05:35:34

化石燃料有限的储量使人类正面临着前所未有的能源危机。同时其燃烧产物被排放到大气中加速了温室效应。氢气具有含量丰富、燃烧热值高、能量密度大、热效率高、清洁无污染以及输送成本低以及用途广泛等优点川,被认为最有可能成为化石燃料的替代能源。 氢气是一种理想的能源,具有转化率高、可再生和无污染等优点。与传统制氢方法相比,生物制氢技术的能耗低,对环境无害,其中的厌氧发酵生物制氢已经越来越受到人们的重视。主要介绍了厌氧发酵生物制氢技术的方法和机理,分析了生物制氢的可行性,结合国内外研究现状提出了未来的发展方向。 全球石油储量不断减少。最新研究表明:按目前全球消费趋势,球上可采集石油资源最多能使用到21世纪末。石化、燃煤能源使用,还带来严重大气环境污染,人们日益感觉到开发绿色可再生能源急迫性,研究和开发新能源被提到紧迫议事日程。2000年7—8月美国《未来学家》杂志刊登了美国乔治·华盛顿大学专家对21世纪前10年内十大科技发展趋势预测,其中第二条是燃料电池汽车问世,福特和丰田公司实验性燃料电池汽车将2004年上市。第九条是替代能源挑战石油能源,风能、太阳能、热、生物能和水力发电将占到全部能源需求30%。这两条实际上都是新型能源开发利用。我国“十五”国家重点开发技术项目中也将新型能源开发利用放极为重要位置。目前,人们对风能、太阳能开发已经有了相当研究,并已到了进行加以直接使用阶段,生物能研究也取了重要进展,如何将所获能量储存起来,如何将能量转化为交通工具可利用清洁高效能源,是一亟待解决重要课题。 内容摘要

2生物制氮技术研究进展

2.1传统制氢工艺方法

传统制氢工艺方法有:电解水;烃类水蒸汽重整制氢方法及重油(或渣油)部分氧化重整制氢方法。电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟方法之一。水为原料制氢工程是氢与氧燃烧生成水逆过程,提供一定形式一定能量,则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解制氢气效率一般75%-85%。其中工艺过程简单,无污染,但消耗电量大,其应用受到一定限制。目前电解水工艺、设备均不断改进,但电解水制氢能耗仍然很高。烃类水蒸汽重整制氢反应是强吸热反应,反应时需外部供热。热效率较低,反应温度较高,反应过程中水大量过量,能耗较高,造成资源浪费。重油氧化制氢重整方法,反应温度较高,制氢纯度低,利于能源综合利用。

2.2新型生物制氢工艺发展

氢气用途日益广泛,其需求量也迅速增加。传统制氢方法均需消耗大量不可再生能源,不适应社会发展需求。生物制氢技术作为一种符合可持续发展战略课题,已世界上引起了广泛重视。如德国、以色列、日本、葡萄牙、俄罗斯、瑞典、英国、美国都投入了大量人力物力对该项技术进行研究开发。近几年,美国每年生物制氢技术研究费用平均为几百万美元,而日本这研究领域每年投资则是美国5倍左右,,日本和美国等一些国家为此还成立了专门机构,并建立了生物制氢发展规划,以期对生物制氢技术基础和应用研究,使21世纪中叶使该技术实现商业化生产。日本,由能源部主持氢行动计划,确立最终目标是建立一个世界范围能源网络,以实现对可再生能源--氢有效生产,运输和利用。该计划从1993年到2020年横跨了28年。

生物制氢课题最先由Lewis于1966年提出,20世纪70年代能源危机引起了人们对生物制氢广泛关注,并开始进行研究。生物质资源丰富,是重要可再生能源。生物质可气化和微生物催化脱氢方法制氢。生理代谢过程中产生分子氢,可分为两个主要类群:

l、包括藻类和光合细菌内光合生物;Rhodbacter8604,R.monas2613,R.capsulatusZ1,R.sphaeroides等光合生物研究已经开展并取了一定成果。

2、诸如兼性厌氧和专性厌氧发酵产氢细菌。目前以葡萄糖,污水,纤维素为底物并不断改进操作条件和工艺流程研究较多。中国此方面研究也取了一些进展,任南形琪等1990年就开始开展生物制氢技术研究,并于1994年提出了以厌氧活性污泥为氢气原料有机废水发酵法制氢技术,利用碳水化合物为原料发酵法生物制氢技术。该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术局限,开创了利用非固定化菌种生产氢气新途径,并首次实现了中试规模连续流长期生产持续产氢。此基础上,他们又先后发现了产氢能力很高乙醇发酵类型发明了连续流生物制氢技术反应器,初步建立了生物产氢发酵理论,提出了最佳工程控制对策。该项技术和理论成果中试研究中到了充分验证:中试产氢能力达5.7m3H2/m3.d,制氢规模可达500-1000m3/m3,且生产成本明显低于目前广泛采用水电解法制氢成本。

生物制氢过程可以分为5类:

(1)利用藻类青蓝菌生物光解水法;

(2)有机化合物光合细菌(PSB)光分解法;

(3)有机化合物发酵制氢;

(4)光合细菌和发酵细菌耦合法制氢;

(5)酶催化法制氢。

目前发酵细菌产氢速率较高,对条件要求较低,具有直接应用前景。但PSB光合产氢速率比藻类快,能量利用率比发酵细菌高,且能将产氢与光能利用、有机物去除有机耦合一起,相关研究也最多,也是最具有潜应用前景方法之一。生物制氢全过程中,氢气纯化与储存也是一个很关键问题。生物法制氢气含量通常为60%-90%(体积分数),气体中可能混有CO2、O2和水蒸气等。可以采用传统化工方法来,如50%(质量分数)KOH溶液、苯三酚碱溶液和干燥器或冷却器。氢气几种储存方法(压缩、液化、金属氢化物和吸附)中,纳米材料吸附储氢是目前被认为最有前景。

2.3目前研究中存问题纵观生物技术研究各阶段,比较而言,对藻类及光合细菌研究要远多于对发酵产氢细菌研究。传统观点认为,微生物体内产氢系统(主氢化酶)很不稳定,进行细胞固定化才可能实现持续产氢。,迄今为止,生物制氢研究中大多采用纯菌种固定化技术。

,该技术中也有不可忽视不足。首先,细菌包埋技术是一种很复杂工艺,且要求有与之相适应菌种生产及菌体固定化材料加工工艺,这使制氢成本大幅度增加;第二,细胞固定化形成颗粒内部传质阻力较大,使细胞代谢产物颗粒内部积累而对生物产生反馈抑制和阻遏作用,使生物产氢能力降低;第三,包埋剂或其它基质使用,势必会占据大量有效空间,使生物反应器生物持有量受到限制,限制了产氢率和总产量提高。现有研究大多为实验室内进行小型试验,采用批式培养方法居多,利用连续流培养产氢报道较少。试验数据亦为短期试验结果,连续稳定运行期超过40天研究实例少见报道。即便是瞬时产氢率较高,长期连续运行能否获较高产氢量尚待探讨。,生物技术欲达到工业化生产水平尚需多年努力。

3、展望氢是高效、洁净、可再生二次能源,其用途越来越广泛,氢能应用将势不可当进人社会生活各个领域。氢能应用日益广泛,氢需求量日益增加,开发新制氢工艺势必行,从氢能应用长远规划来看开发生物制氢技术是历史发展必然趋势。

开发中国生物制氢技术需要做到以下政策和软件支持:

(1)励大宣传。人是生物能源生产主体和消费主体,有必要舆论宣传加强人们对生物能源认识;

(2)加大政府投资和扶持。新生物能源初始商业化阶段要进行减免税等优惠政策;

(3)借鉴国外经验。充分调动方和工业界积极性八

(4)加强高校对生物能源教育及研究。人们对生物能源认识不断加深,政府扶持力度加大和研究深人,生物制氢绿色能源生产技术将会展现出它更大开发潜力和应用价值。

本文出自:广州灵龙电子技术有限公司,制氢、氢燃料电池(www.liongon.com)

最新回答
美满的爆米花
轻松的煎蛋
2025-07-20 05:35:34

我国可再生能源制氢将会在2030年实现平价,相信大家对于氢能还没有一个具体的了解。随着我国的发展和经济实力的不断提高,科学技术也是变得越来越高级,对于很多资源也是实现了可以再生,因为现在很多资源在使用的过程中会对我们的环境产生破坏,比如煤炭。所以说我们也是在不断的开发出新的洁净能源。氢能就是这些能源当中的一种,在未来,它具有非常好的发展前景,所以在未来的生活当中,氢能可能会作为我们最主要的使用能源出现。

首先我们要对氢能源有一定的了解,氢能源就是可再生的二次能源,它能够通过一些可再生的方式从其他反应那里制出来氢能源,这也是它之所以是清洁能源的主要原因,因为我们知道,很多能源是不可再生的,就比如说煤炭,如果说我们对于煤炭过度开采的话,那么肯定会出现匮乏的现象,因为煤炭作为自然资源,它是长期储藏在地下的并且不会再生。如果我们对它过度使用的话,肯定有一天会出现灭绝的现象,氢能并不会,它属于可再生能源,我们使用完以后可以从其他的反应当中来制取这样就能够达到一个循环的作用,也是出于这个角度亲能才会被作为是清洁能源被开发。

当氢能实现平价以后将会有非同凡响的意义,首先对于我们国家来说就会实现一更高级的能源使用形式。因为氢能是可再生的清洁能源。所以说在未来将会让我们的科学研究变得更加高效,且清洁将不会再对我们的生活环境产生破坏。在近几年因为过于注重国家的发展,而忽略了能源对于环境的破坏,导致我们现在的生态环境已经发生了质的改变,温室效应的影响也是越来越严重。所以氢能能的出现将会在很大程度上改变这样的局面,并且也会被其他国家所效仿,这就是氢能最大的用处。

其次就是在它实现平价之后,将会有更多的人能够使用的起亲能,在之前我们仅有煤炭的时候,很多人就因为经济实力的原因,没有使用煤炭的经济条件。再到现在大家都普遍使用天然气,也仍然有一些贫困地区依然无法享受到这一待遇。那么在未来,如果说氢能能够实现平价的话,我国的大部分居民都会有生活条件来使用如此清洁的可再生能源,这将会对大家的生活和各方面带来很多的便利,并且还会节省大家的金钱,对于提高我们国家的居民水平有很大的帮助。

洁净的心情
眼睛大的自行车
2025-07-20 05:35:34
发展前景:

作为一种来源广泛、清洁低碳、应用场景丰富的二次能源,氢能有利于推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展。近年来,氢能及氢燃料电池产业逐步成为全球能源技术革命和未来能源绿色转型发展的重要方向。

【拓展资料】

特点:

氢能是公认的清洁能源,作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划,并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展,在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。

当今世界开发新能源迫在眉睫,原因是所用的能源如石油、天然气、煤,石油气均属不可再生资源,地球上存量有限,而人类生存又时刻离不开能源,所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加,其储量日益减少,终有一天这些资源、能源将要枯竭,这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样的二次能源。氢位于元素周期表之首,原子序数为1,常温常压下为气态,超低温高压下为液态。作为一种理想的新的含能体能源,它具有以下特点:

1.重量最轻:标准状态下,密度为0.0899g/L,-252.7℃时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢可变为金属氢。

3.导热性最好:比大多数气体的导热系数高出10倍。

4.储量丰富:据估计它构成了宇宙质量的75%,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

5.回收利用:利用氢能源的汽车排出的废物只是水,所以可以再次分解氢,再次回收利用。

6.理想的发热值:除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为142351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。

7.燃烧性能好:点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快。

8.环保:与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氨气经过适当处理也不会污染环境,氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应。

9.利用形式多:既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。

10.多种形态:以气态、液态或固态的金属氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

11.耗损少:可以取消远距离高压输电,代以远近距离管道输氢,安全性相对提高,能源无效损耗减小。

12.利用率高:氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患,利用率高。

13.运输方便:氢可以减轻燃料自重,可以增加运载工具有效载荷,这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。

正直的航空
默默的电脑
2025-07-20 05:35:34

易车讯 3月23日,国家发展改革委、国家能源局联合印发 《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,《规划》明确了氢的能源属性,是未来国家能源体系的组成部分,充分发挥氢能清洁低碳特点,推动交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型。同时,明确氢能是战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。

《规划》提出了氢能产业发展各阶段目标:到2025年,基本掌握核心技术和制造工艺,燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站,可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,实现二氧化碳减排100-200万吨/年。到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系,有力支撑碳达峰目标实现。到2035年,形成氢能多元应用生态,可再生能源制氢在终端能源消费中的比例明显提升。

《规划》部署了推动氢能产业高质量发展的重要举措:一是系统构建氢能产业创新体系。聚焦重点领域和关键环节,着力打造产业创新支撑平台,持续提升核心技术能力,推动专业人才队伍建设。二是统筹建设氢能基础设施。因地制宜布局制氢设施,稳步构建储运体系和加氢网络。三是有序推进氢能多元化应用,包括交通、工业等领域,探索形成商业化发展路径。四是建立健全氢能政策和制度保障体系,完善氢能产业标准,加强全链条安全监管。

老实的高跟鞋
冷静的睫毛膏
2025-07-20 05:35:34
全文 1940 字,阅读大约需要 5 分钟 未经许可严禁以任何形式转载 南方能源观察 欢迎投稿,投稿邮箱: eomagazine@126.com 编辑 黄燕华 审核 冯洁 6月1日下午,国家发改委等九部委联合发布了《“十四五”可再生能源发展规划》(以下简称《规划》,明确了“十四五”可再生能源发展的主要目标,同时更加注重可再生能源的大规模开发、高水平消纳以及市场化发展。 大规模开发 中国已经承诺二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、努力争取2060年前实现碳中和,明确2030年风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。截至2020年底,全国风电和光伏发电装机达到5.3...全文

美丽的黄豆
潇洒的豆芽
2025-07-20 05:35:34

行业主要上市公司:美锦能源(000723)厚普股份(300471)中国石化(600028)卫星化学(002648)嘉化能源(600273)亿华通(688339)等

本文核心数据:氢能源板块上市公司研发费用氢能源相关论文发表数量

全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“hydrogen

energy”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月17日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

氢能技术概况

1、氢能源的界定及分类

(1)氢能源的界定

氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,储量丰富。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,随着世界范围内对绿色经济发展重视程度的提升,氢能源的需求和应用领域不断扩展。

(2)氢能源的分类

按照氢气的来源,通常将氢能源分为三类,即灰氢、蓝氢和绿氢。

2、技术全景图:四大环节构成

氢能产业主要由制氢、储氢、运氢、加氢和用氢四大环节构成。为发挥氢能重要能源载体作用,需大力推动氢能产业每个环节的技术发展。其中电解水制氢、液态/固态储氢、液态有机储氢、氢燃料电池等先进技术研究对氢能产业规模化应用具有重要意义。

氢能产业技术发展历程:始于上世纪50年代

中国的氢能与燃料电池技术研究始于上世纪50年代。20世纪80年代以来,相继启动了863计划和973计划,加速以研究为基础的技术商业化项目,氢能和燃料电池均被纳入其中。“十三五”期间,氢能与燃料电池开始步入快车道。2016年以来相继发布《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》、《中国制造2025》等顶层规划。2019年两会期间,氢能首次写入政府工作报告。2020年4月,氢能被写入《中华人民共和国能源法》(征求意见稿)。2021年,“十四五”规划指出要在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。2022年发布第一个氢能源专项规划——《氢能产业发展中长期规划(2021-2035

年)》,为中国氢能源产业发展作为指引。

氢能产业技术政策背景:政策加持技术水平提升

近些年来,我国提出了一系列氢能产业技术发展相关政策,包括氢气制备、储运、应用和燃料电池等关键技术,使得氢能产业技术水平稳步提升。

氢能产业技术发展现状

1、氢能产业技术科研投入现状

(1)国家重点专项

为推进氢能技术发展及产业化,国家重点研发计划启动实施“氢能技术”重点专项。2018-2022年,“氢能技术”重点专项数量逐年增加。2018年仅9项技术专项,到2022年,“氢能技术”重点专项围绕氢能绿色制取与规模转存体系、氢能安全存储与快速输配体系、氢能便捷改质与高效动力系统及“氢能万家”综合示范4个技术方向,拟启动24项重点专项。

(2)A股上市企业研发费用

目前,中国氢能市场正处于发展初期,行业整体研发投入水平不算太高。从A股市场来看,2017-2021年,我国氢能源板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,氢能源板块上市公司研发总费用约158.69亿元。

2、氢能产业技术科研创新成果

(1)论文发表数量

从氢能相关论文发表数量来看,2010年至今我国氢能相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见氢能科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有80825篇氢能相关论文发表。

注:统计时间截至2022年8月。

(2)技术创新热点

通过创新词云可以了解氢能产业技术领域内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词,其中,催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等关键词涉及的专利数量较多,说明氢能领域近期的研发和创新重点集中于燃料电池和制氢等领域。

(3)专利聚焦领域

从氢能专利聚焦的领域看,目前氢能产业专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等。

注:图中格子数量表示每家公司的专利覆盖率,每个格子代表相同数量的专利。

主要氢能产业环节技术分析

1、前端制氢环节:可再生能源电解制氢是氢源终极方案

制氢环节技术主要包括化石能源制氢和可再生能源制氢。其中,利用化石能源制氢并未摆脱能源对石油、煤炭和天然气的依赖,仍会产生大量碳排放即使是加上CCUS捕集制备的蓝氢,一旦甲烷在制备过程中发生泄漏,对气候的影响比碳排放更大。而利用可再生能源进行电解水制氢,生产过程基本不会产生温室气体。

2、中端储运氢环节:固态储运安全性更好

储运氢气的方式主要分为气态储运、液态储运和固态储运。相比于气氢储运和液氢储运,固态储运在安全性方面优势明显。

3、后端加氢及氢燃料电池

(1)加氢:站内制氢成本优势大

加氢基础设施是氢能利用和发展的中枢环节,是氢能产业发展的核心配套设施。根据氢气来源不同,加氢站可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站。相较于外供氢而言,站内制氢能够大幅减小氢气的运输成本。

(2)氢燃料电池:质子交换膜燃料电池是主流发展方向

按电解质的种类不同,燃料电池可分为碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、硝酸型燃料电池、碳酸型燃料电池、固体氧化物燃料电池等。其中,质子交换膜燃料电池是当前燃料电池的主流技术发展方向。

氢能产业技术发展痛点及突破

1、氢能产业技术发展痛点

(1)高成本是制约氢能大规模发展的关键

当前,经济性为氢能产业发展最大的挑战因素,即使是成本相对较低的氢气($0.5/kg),除了转化成氨用作肥料以外,绝大多数氢能应用场景都比现有化石能源技术昂贵。解决氢能产业在绿氢制备、储运氢、加氢站建设、燃料电池电堆等关键环节的经济性问题,是未来氢能大规模发展必须要攻克的一道难题。

(2)制氢技术:先进电解技术发展不成熟

目前国内电解水制氢的成熟技术为碱性电解水制氢技术,碱性水电解槽难以响应瞬态负载,因而难以与波动大的可再生电力配合。另外,PEM电解水制氢技术也面临着匹配可再生能源电力而进行的电解槽设计、控制技术以及电源系统设计等尚不成熟的局面。

2、氢能产业技术发展突破

(1)先进电解技术:PEM电解槽设计改进突破

PEM电解槽设计改进策略方向包括更轻更稳定的端板和双极板、经济且耐腐蚀的集电器等。据Yagya N

Regmi博士的研究小组研究发现,PEM电解中发生不含铂族金属催化的析氧反应在短期内是无法实现的,因此,尽可能使铱的质量活性最大化才是目前的可行策略。

(2)氢能储运:固态储氢和潜液式液氢泵突破储运氢技术瓶颈

氢能储运技术突破在于提高储氢密度和安全性,以及降低运输成本。固态储氢是利用物理或化学吸附将氢气储存在固体材料之中。固态储氢具有体积储氢密度高、安全性更好的优势,因此是一种有前景的储氢方式。因此,固态储氢得到了越来越多的研究和关注,主要工作集中在储氢材料的研发与改性等方面。以氢枫能源的镁基固态储氢为例,镁基固态储氢具有资源、性能及技术优势。

液氢泵为液氢储运的重要部件,用于对液体氢气进行传输分配。从氢能全产业链来看,氢气输配成本和初始资本支出为降本的最主要环节。潜液式液氢泵取代了外置泵,减少了氢蒸发,去掉了气氢压缩机且用液氢的冷源省去制冷系统。此外,潜液式液氢泵大流量液氢泵直接加注,不用高压储罐,去除级联储存最终的结果是减少初始投资和运行成本,使氢气的售价与汽油、柴油比肩。

氢能产业技术发展方向及趋势:氢能各环节技术加快突破

氢能供应体系发展路径以实现绿色经济高效便捷的氢能供应体系为目标,中国将在氢的制储运加各环节上逐渐突破。从长远看,随着用氢需求的扩大,结合可再生能源的分布式制氢加氢一体站、经济高效的集中式制氢、液氢等多种储运路径并行的方案将会是主要的发展方向。

「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。

以上数据参考前瞻产业研究院《氢能产业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。

热心的镜子
坚强的冰棍
2025-07-20 05:35:34
“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团(Toshiba)正在全力布局有“未来能源”之称的氢能,并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。

近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。

放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。

日本能源转型历程

“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。

据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。

东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上

典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。

当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。

纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。

张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”

他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。

氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。

实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。

今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。

“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。

宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。

福岛氢能研究基地(FH2R)

在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。

FH2R系统概览

该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。

校对:刘威

寒冷的微笑
勤恳的石头
2025-07-20 05:35:34
应对全球气候危机,实现温室气体的净零排放,“碳中和”目标正促使各国朝着绿色、零碳经济转型。氢能是清洁能源的表现形式之一,由于“绿氢”产自可再生能源,因其具有的从生产到使用的零碳排放优势而备受青睐。

在智利最南端的麦哲伦省,立足于当地丰富的风能资源,西门子能源携手多个合作伙伴共同打造了“Haru Oni”项目,创新了绿氢生产与应用的场景,即利用可再生能源生产气候中立的合成燃料,这不仅能为高碳排放的交通运输行业提供清洁燃料,也将为可再生能源丰富的地区提供清洁能源输出提供巨大商机。

西门子能源首席执行官克里斯蒂安·布鲁赫博士(Christian Bruch)表示,“可再生能源将不仅在有市场需求的地方生产。风能、太阳能等自然资源丰富的地区也将成为可再生能源的产地。因此,新的供应链将在世界各地兴起,支持可再生能源在地区间的运输。”

西门子能源股份公司新能源业务全球首席战略官兼新能源亚太区业务负责人赵作智博士在接受采访时表示,重要行业如交通运输、工业等的??深度脱碳离不开绿氢的使用。未来,氢能在储能和运输方面将扮演越来越重要的角色。

可再生能源的全球化分配

氢气作为能源载体,将在全球能源转型中与电力互为补充。电解水制氢被认为是未来制氢的发展方向,尤其是利用可再生能源电解水制氢。

目前传统的制氢模式,不管是“灰氢”还是“蓝氢”,它们的生产还是使用过程,都存在着高碳排的问题。当电解水制氢过程中使用的电力完全来自风能、太阳能、水能或地热发电等可再生能源时,其产生的氢气才能被称为“绿氢”。

数据显示,2020年,全球交通运输行业二氧化碳排放量高达排放量达到88亿吨,仅次于能源、工业成为第三大碳排放源头,尤其是公路运输占比较高。因此,在二氧化碳减排面临挑战的领域,比如交通运输、炼油和钢铁等行业,绿氢将助力其实现深度去碳化。

“Haru Oni”项目依托智利的风能优势,通过电解槽利用风电将水分解为氢气与氧气,然后利用从空气中捕获二氧化碳与绿氢结合,制取合成燃料。在这个过程中,西门子能源灵活高效的质子交换膜(PEM)电解技术,由于其具有的快速启停,在极短时间达到满载运行的优势,能够很好的解决风能的不稳定性问题。

未来,由绿氢制成的合成燃料,将有着广阔的新应用领域。与传统化石燃料相比,合成燃料的碳足迹显著降低,基于合成燃料的绿色产品,将成为运输、交通或供暖部门深度脱碳的有力选择。

据了解,“Haru Oni”试点项目是全球首个工业级综合性合成清洁燃料商业工厂。预计最早在2022年,工厂将完成第一阶段试点,年产约13万升合成清洁燃料。根据项目规划,,将在2024年和2026年分别实现5500万升和5.5亿升的年产量目标。

智利享有风力发电的优越气候条件,且电力成本低,具备面向全球市场生产、出口以及在本地应用绿氢的巨大潜力。“Haru Oni”项目产生的经济效益,不仅可以促进可再生能源丰富的地区经济增长,也能通过清洁能源传输机制,令工业国家受益于更加多元化的绿色能源供应和稳定的能源成本,实现双赢的局面。

2021年5月,西门子能源启动了中东和北非地区首个工业级太阳能驱动的绿色氢能生产设施,利用太阳能园区的日光太阳能,该项目能够在1.25MWe的峰值功率下,每小时生产大约20.5公斤的氢气。

该试点项目展示了从太阳能制绿氢到氢气的存储和再电气化。这套系统可以为可再生能源的生产提供缓冲,既可用于针对需求增加的快速响应,也支持长期存储。在该地区太阳能光伏发电和风力发电成本低廉的背景下,氢气有望成为未来能源组合中的关键燃料,并有可能为拥有丰富可再生能源资源的地区带来能源出口的机会。

根据国际氢能委员会预计,到2050年,氢能将承担全球18%的能源终端需求,创造超过2.5万亿美元的市场价值,燃料电池 汽车 将占据全球车辆的20%~25%,每年为交通运输行业贡献至少三分之一的碳减排。

西门子能源正在通过构建电能多元化转化系统(Power-to-X)的基础设施帮助客户实现其去碳化目标,并为全球范围内的跨行业去碳化做出贡献。西门子能源拥有面向可持续的、零碳排放的能源供应所有核心技术,从可再生能源、高效燃气电厂,到输配电和低碳的能源工业应用关键设备和解决方案,再到高效的电解水制氢解决方案。

在中国实施首个兆瓦级绿色制氢项目

氢能产业在整个能源行业的地位已逐渐提高。截至2021年初,全球已有30多个国家发布氢能产业发展路线图。日本和欧盟均已公布氢能战略,对2030年和2050年的绿氢产量和氢能源 汽车 的普及率提出具体目标。

去年,国务院办公厅及国家能源局等颁布了《新能源 汽车 产业发展规划(2021-2035年)》《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见(征求意见稿)》等支持政策,鼓励推广绿氢、分布式能源、燃料电池等重点技术的研发和商业应用,氢能产业将迈入商业化和规模化发展的新阶段。

推广绿氢使用的一大难点在于如何降低成本。对此,赵作智博士以光伏发电成本下降举例对照,一是技术的创新突破,二是规模化应用的效应。“将需求端培养起来以后,能够有效拉动供给端,规模化效应就起来了。”他认为,绿氢的成本在于电解槽设备和用电成本,其中,可再生能源产生的绿电成本高低,以及设备的利用小时数,是最大的影响因素。

今年4月,BloombergNEF发布的氢能平价更新报告,建模预测了15~28个国家未来的绿氢降本路线,表示到2050年绿氢价格将低于天然气、灰氢和蓝氢,届时,绿氢成本将较现在降低85%,低于1美元/千克。报告同时表示,到2030年,从成本上来讲蓝氢项目的必要性将大大降低了。受益于光伏成本的大幅降低,未来绿氢降本有望提速。

在碳达峰、碳中和目标的推动下,广东、上海、浙江、江苏、山东等30个省份将氢能写入“十四五”发展规划,总产值规模将达近万亿元。此外,北京、河北、四川等省份还纷纷出台了氢能产业发展实施方案。

对于国内氢能市场的发展,赵作智博士表示,“中国是很好的一块土壤,我们有政策、有资本,也有??各行各业,一些领军企业也有意愿去尝试一些新技术,有资金、有人才、有市场,未来,随着技术的进步,绿氢的发展潜力十分巨大。”

据了解,西门子能源专注于三大领域的技术创新,一个是低碳或零碳的发电;第二是低碳环保的输电;第三是针对工业领域的去碳化,尤其是油气、化工、造纸等能源密集型行业。

赵作智博士透露,目前,西门子能源在国内布局,主要是通过和领军企业合作,发挥各自优势降低成本,推进技术应用。在实现双碳目标的背景下,业内遵循着需求拉动供给的规律,以技术解决方案节能降本,推动应用规模化的形成。

2019年9月,西门子与国家电力投资集团(“国家电投”)签署《绿色氢能发展和综合利用合作谅解备忘录》。双方计划进一步拓展绿色氢能项目的合作。

2020年8月,西门子能源与中国电力国际发展有限公司(下称“中国电力”)旗下的北京绿氢 科技 发展有限公司签署协议,为中国电力氢能创新产业园提供一套橇装式质子交换膜(PEM)纯水电解制氢系统“Silyzer 200”。这一项目所在的北京市延庆区是将于2022年举行的大型 体育 赛事的三大赛区之一。西门子能源的绿色制氢解决方案将帮助确保赛事期间和赛后的公共交通运营所需的氢能供应。

据介绍,这是西门子能源在中国实施的首个兆瓦级别绿色制氢项目,设备已经运达现场,在安装调试后将很快投入运营。作为该制氢-加氢一体化能源服务站的核心设备,西门子能源提供的PEM纯水电解制氢系统Silyzer 200能够以高能量密度和运行效率实现工业规模的高品质氢气生产。此外,该制氢系统具有快速响应能力,带压启动至稳定运行时间不超过1分钟,并可直接与可再生能源耦合。

展望未来发展,“绿氢方面,我认为中国会引领整个世界。现在领先的是中国和欧洲,这两个市场有他们自身得天独厚的地方,两边一起来、两家火车头一起拉动,这也符合一个整个中欧合作的一个大框架。”赵作智博士说。

无奈的香烟
寒冷的小天鹅
2025-07-20 05:35:34

易车原创 韩系品牌在新能源领域的发展接近日系,包括都发展混动、纯电和氢能源。与传统的纯电车型相比,氢燃料电池车确实显得格外不同,而氢能源能够助力韩系车在国内市场大展宏图吗?今天笔者就来带大家展望一下。

当下韩系新能源车现状

谈起当下国内的韩系新能源车型,现代集团确实没少发力,包括现代名图、昂希诺、菲斯塔的纯电动版本,以及领动的插混版本,而起亚推出了KX3 EV、K3 EV和K3 PHEV车型。

这些一眼看去就知道是“油改电”的车型,确实没让消费者产生购买的冲动,一年几百台的销量也已经算是这些车中表现比较不错的了。而至于表现不佳的原因也只能归咎在疲软的产品力上。

因为在国内电动汽车爆发式增长的早期,北京现代其实就推出了悦动EV车型,只不过以车型较老,再加上200多公里的续航水平,很难打动消费者。因此韩系品牌入局的并不算晚。而对于现在的韩系品牌来说,无论是出于国内双积分政策的压力,还是为了品牌的盈利,这样的状况必须改变。

多款纯电平台新车齐发力

于是现代集团打造了E-GMP电动平台,并依托此平台推出了IONIQ 5、IONIQ 6以及即将推出的IONIQ 7车型。而起亚则依托此平台打造了EV6以及未来将推出的EV9车型。此外,捷尼赛思品牌也将依托此平台打造新车。

E-GMP电动平台兼顾了不同车身尺寸的车型,此外,因为其扁平化的特点,车辆的驱动组件(例如电池组和电机)可以集成在一起,使得空间更加紧凑。而占据车辆最大空间的电池则可以均匀的布置在车辆底部,以提升操控性。

此外,该平台还可搭载大容量电池或双电机,并且提供更大的乘坐空间。以现代IONIQ 5为例,它将于2021年发布,并配备高达72kWh的大容量电池。车身长度4635mm,车身宽度1890mm,车辆的尺寸与胜达相近,但内部空间却与Palisade相当。

现代IONIQ 5

依托E-GMP电动平台所打造的纯电动车型竞争力将会大幅提升,无论是现代IONIQ 5还是起亚EV6,都在车内空间、续航里程等方面有了全方位提升。而根据现代和起亚的最新规划来看,这些车型基本都会被引入国内。

起亚EV6

在这些车型引入国内之后,虽然没人能保证一定会改变韩系新能源车型现在的状况,但至少补齐了产品力这块短板,如果能在车辆配置和定价上找准自身定位,想大卖其实并不难。

同时押注氢能源

除了当下常见的纯电动车型,现代集团也带来了全新的思路,那就是氢燃料电池车。其专为国内市场准备的中国版Nexo也已于2021年11月的广州车展正式亮相。

现代Nexo采用了网状进气格栅再配以熏黑的中网,使其前脸看起来十分的凶猛有野性,另外它还通过一亮条将两侧的大灯组连为一体,显得前脸的档次感更高,比博越精致漂亮。此外下方造型个性的前保险杠,带来了强烈的运动气息。

尺寸方面,长宽高分别为4670×1860×1630毫米,轴距更是达到了2790毫米,比同级车型大众途观还要大一圈,数据上足以看出它空间方面的优越性。车身侧面,该车采用了隐藏式门把手的设计,并且该车还采用了五星式双色轮圈,使该车看上去更加动感。

车尾部分,该车尾部的造型十分圆润,并且两侧的尾灯造型十分独特,下方Fuel Cell则凸显了自身燃料电池车的身份。

内饰都是素色皮革,非常有质感,方向盘是用真皮革包裹的。一条包含出风口的水平仿金属条横贯仪表盘,门板上也有类似的装饰。大面积凸起的中控台是内饰中最精彩的部分之一,一堆模拟按钮和旋钮让它有着十足的科技氛围。

7英寸的数字仪表盘和12.3英寸的中央屏幕是标准配置,主信息娱乐显示屏可通过触摸或控制台上的旋钮控制。仪表盘可以显示诸如导航信息、行程数据或个人喜欢的能量流图形,准确显示动力系统的工作情况。导航系统会显示最近的加氢站,甚至可以给出燃料价格,如果你输入的目的地比你当前的续航里程远,系统就会改变路线,让你沿途停到一个加油站。还有一个屏幕可以显示氢气罐和燃料电池的状态,以及详细的环保驾驶数据。

动力部分,现代Nexo搭载了现代汽车第四代氢燃料电池技术,电动机最大功率为163马力,峰值扭矩395牛·米,最高时速160km/h。此外,车辆还在后备厢处加入了由三个相同尺寸储氢罐组成的储氢装置,能够极大提升车辆续航,据官方介绍,车辆在NEDC工况下最高可行驶866公里,并且五分钟之内就可以将氢气补充完毕。

氢燃料电池车的推出不仅为新能源汽车打开了全新的思路,而且相比纯电动车型也解决了补能这个用户最大的痛点。5分钟的加氢时间相比最快也要30分钟充电时间的电动车,简直就像燃油车一样便利,而超过800km的续航里程,以及在不同气温下都更稳定的续航表现更是让现在的电动车型都望尘莫及。

“蓄谋已久”的赌博初见曙光

既然氢能源车相比纯电动车型有着如此大的优势,那是不是证明韩系品牌这波就稳赢了?现在下结论还为时尚早,因为氢能源车也有一个迫切的问题需要解决,那就是加氢站。如果加氢站不能像现在的加油站一样普及,那么氢能源车补能时间短的优势就完全发挥不出来。

好在今年3月来了场“及时雨”。3月23日,《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》发布,其中指出到2025年,形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,产业创新能力显著提高,基本掌握核心技术和制造工艺,初步建立较为完整的供应链和产业体系。

氢能示范应用取得明显成效,清洁能源制氢及氢能储运技术取得较大进展,市场竞争力大幅提升,初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站。可再生能源制氢量达到10—20万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分,实现二氧化碳减排100—200万吨/年。

而在4月1日,北京市也正式发布了《北京市“十四五”时期能源发展规划》,到2025年,累计建成充电桩、加氢站将达到70万个和74座。截至2021年12月底,北京市将累计建成加氢站10座。

<img data-original="//img2.bitautoimg.com/bitauto/2021/10/29/79ff201e-eb37-41c2-bb41-2a225251768c_630_w1.jpg" src="https://img2.bitautoimg.com/bitauto/2021/10/