制氢技术有哪些呢?
1、蒸汽甲烷重整
蒸汽甲烷重整(SMR)是一种从主要是甲烷的天然气中生产氢气的方法。它是目前最便宜的工业氢气来源。世界上近50%的氢气是通过这种方法生产的。该过程包括在蒸汽和镍催化剂存在下将气体加热到700–1100°C之间。
产生的吸热反应分解甲烷分子并形成一氧化碳CO和氢气H2。然后一氧化碳气体可以与蒸汽一起通过氧化铁或其他氧化物并进行水煤气变换反应以获得更多量的H2.这个过程的缺点是它的副产品是CO2、CO和其他温室气体的主要大气释放。
根据原料(天然气、富气、石脑油等)的质量,生产一吨氢气还会产生9至12吨CO2,这是一种可能被捕获的温室气体。
根据原料(天然气、富气、石脑油等)的质量,生产一吨氢气还会产生9至12吨CO2,这是一种可能被捕获的温室气体。
2、甲烷热解
说明甲烷热解的输入和输出,这是一种生产氢气且无温室气体的高效一步法
甲烷的热解是从天然气中生产氢气的过程。通过流过“气泡塔”中的熔融金属催化剂,氢气分离在一个步骤中进行。这是一种“无温室气体”方法,用于测量潜在的低成本氢气生产,以衡量其扩大规模和大规模运营的能力。 该过程在更高的温度(1065°C或1950°F)下进行。
3、电解
电解包括使用电将水分解成氢气和氧气。水的电解效率为70-80%(转化损失为20-30%) ,而天然气的蒸汽重整的热效率在70-85%之间。 电解的电效率预计将在2030年之前达到82-86% ,同时随着该领域的进展继续加快,同时也保持耐用性。
水电解可以在50–80°C之间运行,而蒸汽甲烷重整需要700–1100°C之间的温度。 两种方法的区别在于使用的一次能源;电力(用于电解)或天然气(用于蒸汽甲烷重整)。
环境影响
截至2020年,大部分氢气由化石燃料生产,导致二氧化碳排放。当排放物释放到大气中时,这通常被称为灰氢,当通过碳捕获和储存(CCS)捕获排放物时,这通常被称为蓝氢。
假设美国上游和中游的甲烷泄漏率和生产通过蒸汽甲烷重整器(SMR)改装了二氧化碳捕获装置。使用具有二氧化碳捕获功能的自热重整器(ATR)可以在令人满意的能源效率下实现更高的捕获率,并且生命周期评估表明,与具有二氧化碳捕获功能的SMR相比,此类工厂的温室气体排放量更低。
经评估,在欧洲应用ATR技术与二氧化碳的综合捕获相比,其温室气体排放量低于燃烧天然气,例如,H21项目报告称,由于二氧化碳强度降低了68%,因此温室气体排放量减少了68%。天然气与更适合捕获二氧化碳的反应器类型相结合。
使用较新的无污染技术甲烷热解生产的氢气通常被称为绿松石氢气。高质量的氢气直接由天然气生产,相关的无污染固体碳不会释放到大气中,然后可以出售用于工业用途或储存在垃圾填埋场。
由可再生能源生产的氢气通常被称为绿色氢气。有两种从可再生能源生产氢气的实用方法。一种是电制气,其中电力用于电解水制氢,另一种是利用垃圾填埋气在蒸汽重整器中制氢。当由风能或太阳能等可再生能源生产时,氢燃料是一种可再生燃料。
通过电解由核能产生的氢有时被视为绿色氢的一个子集,但也可以称为粉红色氢。奥斯卡港核电站于2022年1月达成协议,以每天公斤的数量级供应商业粉红色氢气。
“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
因为直接用可再生能源发电导致电网的调峰压力非常大,巨大。弃风弃光弃水问题很严重。储能是提高电网调节能力的最佳手段之一。目前应用最多的是抽水蓄能,其次也有储热、电化学电池、压缩空气的各种技术路线。
本质上电制氢也是储能的一种。在电网下调峰能力不足的时候(即出现弃电的时候),将弃电部分用来制氢,或者在夜间负荷低的时候,用低价电制氢,在需要的时候,不管是发电还是直接燃烧,取用储存的能量。
用氢作为能源发电,两步过程中能量难免会有损失,但是其实仔细琢磨一下,还是可行的,主要是得采用廉价易得的电能来电解之制氢,像大规模的太阳能、风能都是很好的清洁能源。
提高电解制氢的效率后,能量从太阳能转移到氢能源里。由于氢气能量密度大,移动性好,不受天气影响,所以用氢气作为汽车的驱动能源还是很不错的选择,清洁环保。这其中最主要的还是得提高制氢的效率和氢转化为电和动力的效率。
可再生能源制氢的用处
可再生能源制氢有它的优势,采用了可再生能源,以风光水等等可再生能源为载体,以氢气作为一个二次能源的载体,在能源转型中可以和电力互为补充,以实现工业、建筑、电力、交通运输等产业互联。
目前广泛使用的氢源主来自化石燃料、电解水和化工副产氢。此外,生物质制氢、核能制氢和光催化制氢正在研究,还没达到工业化应用的水平。可再生能源制氢只能选择电解水制氢,化石燃料制氢和化工副产氢都是有碳排放的。
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。
1、用碱性电解槽制氢
碱性电解槽主要由电源、电解槽、电解液、阴极、阳极和隔膜组成。电解液为氢氧化钾溶液(KOH),浓度为20%~30%;隔膜主要由石棉构成,主要起分离气体的作用,而两个电极主要由金属合金构成。
它的主要工作原理是:在阴极,水分子被分解成氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-)。氢离子得到电子产生氢原子,进而产生氢分子(H2);离子(OH-)在阳极和阳极之间电场力的作用下穿过多孔隔膜,到达阳极,在那里失去电子生成水分子和氧分子。
电解槽内的导电介质为氢氧化钾水溶液,两极室的隔板为航天电解设备的优质隔膜,与端板一体的耐腐蚀、传质良好的栅电极形成电解槽。对两极施加直流电后,水分子立即在电解槽的两极发生电化学反应,在阳极产生氧气,在阴极产生氢气。反应式如下: 阳极:2OH--2e → H2O+1/2O2↑ 阴极:2H2O +2e →2OH- +H2↑ 总反应式:2H2O → 2 H2↑ +O2↑
2. 高分子薄膜电解槽制氢
聚合物膜电解槽(PEM)制氢,有些地方也称为固体聚合物电解质(SPE),用于水电解制氢。这个原理不需要电解液,只需要纯水,比碱性电解槽更安全。电解槽效率可达85%以上。然而,由于在电极处使用铂和其他贵金属,因此薄膜材料也是昂贵的材料。 PEM电解槽目前难以大规模投入使用。
其主要工作原理是:向膜电极组件供给去离子水,在阳极侧发生氧、氢离子和电子反应;电子通过电路转移到阴极,氢离子以水合(H+XH2O)的形式通过离子交换膜到达阴极;
制氢技术
化石能源制氢技术相对成熟,可满足大规模用氢需求;制氢技术正在转向可再生能源制氢。
工业制氢技术主要包括以煤、天然气、石油等为原料催化重整制氢,氯碱、钢铁、焦化、生物质气化或垃圾填埋气等工业副产品制氢生物制氢,利用电网供电或未来直接利用可再生能源电解水制氢;处于实验室阶段但潜力巨大的有光催化分解水、高温热化学裂解水、微生物催化等先进制氢技术。
催化重整、工业副产品和生物质制氢是目前氢气的主要来源,但存在二氧化碳排放问题。通过电解可再生能源的水产生的氢气可以获得零排放的氢气。电解制氢可分为碱性电解(AEC)、固体聚合物电解(SPE)和固体氧化物电解(SOEC)。
化石能源制氢技术比较成熟,可以满足规模用氢需求;制氢技术正向可再生能源制氢转变。
一、工业制氢技术主要有以煤、天然气、石油等为原料的催化重整制氢,氯碱、钢铁、焦化等工业副产物制氢,生物质气化或垃圾填埋气生物制氢,采用网电或未来直接利用可再生能源电力电解水制氢;处于实验室阶段但潜力大的有光催化分解水、高温热化学裂解水和微生物催化等先进制氢技术。
二、氢气发生器电解槽 电解槽类型一般有:碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。
1、实验室中使用的碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢。
2、碱性电解槽是最常用、技术最成熟、也最经济的电解槽,并且易于操作,在目前广泛使用,但缺点是其效率最低。
3、碱性电解槽制氢的特点是:氢氧根离子(OH-)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜。
4、碱液电解制氢工作原理是传统隔膜碱液电解法。电解槽内的导电介质为氢氧化钾水溶液,两极室的分隔物为航天电解设备用优质隔膜,与端板合为一体的耐蚀、传质良好的格栅电极等组成电解槽。
三、聚合物薄膜电解槽制氢 聚合物薄膜电解槽制氢(PEM),一些地方也称之为固体聚合物电解质(SPE)水电解制氢。该种原理不需电解液,只需纯水,比碱性电解槽安全,电解槽的效率可以达到85%或以上,但由于在电极处使用铂等贵重金属,薄膜材料也是昂贵的材料,故PEM电解槽目前还难以投人大规模的使用。 聚合物薄膜电解槽制氢的特点是:氢离子(H+)在阴、阳极之间的电场力作用下穿过离子交换膜。
四、1、目前氢氧呼吸机的功效主要用于肿瘤等疾病的辅助治疗;
2、氢氧呼吸机的原理与构造主要有两种,传统碱性AEC制氢和质子膜SPE制氢,对应的是吸氢机制氢结果。
制氢技术有:
1.煤制氢
这是当前成本最低的制氢方式,我国实现大规模制氢的首选技术。我国当前的氢气源生产结构仍以煤为主。根据中国煤炭工业协会公开数据显示,2020年中国氢气产量超过2500万吨,其中煤制氢所产氢气占62%、天然气制氢占19%,工业副产气制氢占18%,电解水制氢仅占1%左右。在中国,煤气化制氢适用于大规模制氢,由于原材料煤炭资源丰富,价格较为低廉,已经具备了一定的经济性优势和规模效益。
2.天然气制氢
全球氢气主要来源为天然气,天然气制氢发展潜力大。天然气制氢是北美、中东等地区普遍采用的制氢路线。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化法以及天然气催化裂解制氢。天然气制氢发展潜力大,但目前存在资源约束和成本较高的问题。
3.石油制氢
多应用在石化行业,石油制氢原料通常不直接用石油制氢,而用石油初步裂解后的产品,如石脑油、重油、石油焦以及炼厂干气制氢。采用炼油副产品石脑油、重质油、石油焦和炼厂干气制氢,在制氢成本上并不具有优势。如果将这些原料用于炼油深加工可以发挥更大的经济效益,因此,不建议将炼油副产品制氢作为炼油厂制氢的发展方向,而应该考虑可再生能源制得的氢气。
4.甲醇制氢
甲醇制氢装置规模灵活,但稳定性、可靠性差。绿色甲醇能量密度高,是理想的液体能源储运方式。利用可再生能源发电制取绿氢,再和二氧化碳结合生成方便储运的绿色甲醇,是通向零碳排放的重要路径。
制氢技术的特点:
1.天然气制氢:虽然适用范围广,但是原料利用率低,工艺复杂,操作难度高,并且生成物中的二氧化碳等温室气体使之环保性降低。
2.工业尾气制氢:利用工业产品副产物,成本较低。但是以焦炉气制氢为例,不仅受制于原料的供应,建设地点需依靠焦化企业,而且原料具有污染性。
3.电解水制氢:产品纯度高、无污染,但是高成本了限制其推广。
4.光解水与生物质制氢:技术尚未成熟,实现商业化还需一定的时间。
7月29日,由中国电力企业联合会指导、协鑫(集团)控股有限公司(下称协鑫集团)主办的氢能产业发展论坛暨协鑫氢能战略发布会在京举行。中国能源研究会副理事长吴吟表示,能源行业排放占到全球温室气体排放总量的2/3,实现双碳目标的关键在能源。能源低碳发展有两大路径:化石能源低碳利用和大力发展可再生能源。当前,G20集团中已经有9个国家和地区发布了氢能发展战略,还有7个国家和地区正在开展前期研究。氢能产业呈现出良好发展态势, 科技 进步日新月异、应用场景层出不穷,未来氢能将在钢铁、能源、交通和建筑等领域广泛应用。
根据中国氢能联盟预测,到2030年,我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右,在终端能源消费中占比约5%;到2060年,我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约20%。
中国电力企业联合会专职副理事长安洪光表示,通过新能源与氢能的耦合,可助力高比例清洁能源电力系统的稳定运行,解决长时间清洁能源处理和负荷需求的平衡问题,帮助难以减排领域深度脱碳。在他看来,“十四五”时期,将是我国碳达峰“窗口期”、氢能产业发展的发力期,也是氢能市场的培育期和氢能技术的追赶期。
随着减碳行动的开展和各项政策的加持,氢能发展势不可挡。据不完全统计,迄今已有河南、山西、湖北、安徽等超过30个省市对氢能产业发展作出了明确部署,有的还制定了详细的时间表、路线图和任务书。可再生能源制氢、燃料电池 汽车 示范城市群、加氢站建设等项目成行业投资热点。
氢从何处来?在碳达峰、碳中和目标下,回答好这一问题尤为重要。
根据不同的制取方式和碳排放量,氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢。2020年我国氢气来源中,62%为煤制氢,19%天然气制氢,仅有1%的可再生能源制氢,氢来源亟待“绿化”。中国工程院原副院长杜祥琬强调,氢能产业要实现高质量、可持续发展,其核心准则是从源头做到可持续,将波动性、间歇性的风能、太阳能转换为氢能,有利于储能和传输,具有零排放、零污染和可持续优势。
高成本是当前可再生能源制氢大规模推广的主要难题。“降低氢能使用成本是产业发展的关键所在。”在中国石油和化学工业规划院新能源发展研究中心主任刘思明看来,我国氢能产业急需模式创新,依托海外优质天然气资源,转化为氢气具有成本竞争力,国内京津冀、长三角、珠三角氢能产业率先发展,用氢也应避免长距离陆运。他认为,未来国内氢能市场将以“工业副产氢+短距离运输”模式为主,海外将以“优质资源转化蓝氢+长距离化学品载体运输”模式为主。
会议现场,协鑫集团旗下协鑫新能源正式对外发布公司氢能战略。根据规划,协鑫新能源氢能战略由蓝氢和绿氢两部分构成。具体而言,蓝氢目标――首期建成年产230万吨合成氨,逐步扩能至每年400万吨生产规模,可供应国内70万吨蓝氢;绿氢目标――计划到2025年建设100座综合能源站,达到40万吨年产能。
协鑫集团董事长朱共山表示,从空间结构上讲,在东部、南部等负荷中心发展蓝氢,在中西部地区等新能源大基地发展绿氢,一蓝一绿,协同发展。“协鑫新能源将打造不依赖补贴,完全市场化的零碳 科技 先锋企业,做全球综合实力领先的绿氢与蓝氢综合运营服务商。”
首先是对于实施强链基础建设项目有重要作用。鼓励龙头企业带头,聚焦氢能产业链关键环节,形成产学研协同、上下游联通的创新联合体,开展联合技术攻关,完善产业供应链对符合政策要求的企业优先纳入“强链项目”扶持项目范围给予不超过项目总投资一定比例的股权支持或预补贴支持。
其次是加快制定氢能管理有很大作用。突破体制障碍和政策瓶颈,推动氢能基础设施建设和运营行政审批制度的简化和规范,推动氢能产业尽快落地并鼓励氢能产业的发展和终端消费。从而加速氢能产业持续健康发展。充分发挥财政资金引导作用,加强金融支持,完善可再生能源制氢市场化机制,探索氢能储电耦合发展机制,加快科技创新市场化转型进程技术成果。
再者是对于构建安全可靠的氢能供应网络起着不可或缺的作用。利用我省氯碱产业副产氢资源,综合产业基础、应用场景、供应半径等因素开展就近车辆示范燃料氢供应。因地制宜开展可再生能源制氢试点,着力攻克适应动态稳定运行的绿色电力制氢技术。建设适度先进的加氢网络,坚持“站联动”,在氢资源丰富、应用场景成熟的地区优先建设加氢站,鼓励建设具有加氢功能的能源共建站。
然后是需要加快加氢站建设。优化加氢站建设审批流程,建立审批“绿色通道”、“一站式”行政审批管理制度。鼓励在新建加氢站、加油站和充电站预留加氢设施空间;如果现有的加氢站和充电站符合相关规范和安全条件,则无需办理加氢站规划选址和用地手续。经批准,现有土地可用于建设加氢站和综合能源加气站。
对于一般的投资者,就不用考虑这个问题!
一个氢产业链至少涉及到以下几个环节:燃料电池系统、电堆、触电极、质子交换膜、催化剂、空压机、储氢瓶、燃料电池车、加氢站……
一般投资者哪有那么大资金量全面覆盖。如果采用“每个公司都买一点”的方式,即使买到牛股,也因为资金分散,实际收益并不高,还不如买个行业指数基金。
所以,最好集中使用。优先考虑:
电池、电堆——氢能源核心部件;
交换膜、催化剂——公司规模不大,技术上一点革新,就是行业大变化;
加氢站——不用多分析了吧!
因氢能具有安全、高效、可再生、清洁、低碳等特点,世界终将走向以氢能源为主的时代。
对于我国而言,发展氢能,一方面可以丰富绿色低碳能源体系,助力解决风、光、核等新能源的消纳难题;另一方面,可以作为煤炭清洁化利用的极佳途径,推动化石能源清洁转化和替代,这对于我国这个煤炭大国来说尤具现实意义。
“氢气应用较为广泛,在石化领域,它是用量最大的化工原料之一,可用于合成氨、合成甲醇、石油炼制等;在交通领域,随着我国油品质量升级步伐不断加快,多数炼厂采用全加氢方式制油;新能源 汽车 蓄势待发,对氢燃料的需求稳步提升。”
“另外,氢能在农业、 健康 医疗等领域的应用也越来越广泛、深入。”中国国际经济交流中心信息部副部长景春梅表示,随着时代的进步,氢气的应用场景将越来越多,对氢气的需求越来越大,用氢缺口也逐渐加大。
实现大规模制氢需求迫切,那么,哪种制氢路径堪当大任?通常而言,工业化制氢路线主要包括水电解制氢、煤炭气化制氢、天然气制氢、生物质气化制氢、可再生能源制氢等。
从我国能源禀赋及能源利用现状等因素出发,煤炭气化制氢、可再生能源制氢前景广阔。其中,又以煤炭气化制氢最受青睐。
氢能源是全世界都在努力争取研究开发的迄今最为高效,环保及持久的新能源,相比电动车优势很明显,电动车虽然节省了石油资源,但是废旧电池对环境的破坏很大,但是氢能源是真正的零污染,李克强总理去年专门去日本丰田公司考察,显示出国家最高层对此新能源的高度重视,并于今年写入了政府工作报告,坚持看好该产业的未来,产业资本已经大规模进去这个行业,预计五到十年实现量产
先上答案: 氢能目前在交通领域应用较多,尤其是氢燃料电池 汽车 ,除了 汽车 ,氢能在多种交通方式都有应用,在作为交通动力来源之外,氢能作为一种重要的二次能源形式,在储能、应急电源、分布式供能等领域也有很多应用 。
先看交通领域 ,氢燃料电池 汽车 其实是一个很宽泛的概念,氢燃料电池 汽车 除了 乘用车 ,还包括 公交车/大巴、物流车、叉车、重型卡车 等多种车型。国外目前乘用车应用较多,约30000辆,而我国选择了公交车/大巴以及物流车等车型作为前期的推广车辆,一是因为其行驶路线和范围较为固定,有利于加氢站的建设规划,二是因为与乘用车相比车型空间较大,技术难度有所降低,有利于我国的技术起步,截至2019年底,我国氢燃料电池车辆约6000辆,加氢站60座, 今年加氢站已超100座 。
氢能叉车 是氢能在交通领域的一个亮点,目前国外的应用已超过25000辆,氢能叉车比锂电池叉车的优势在于燃料加注时间段、燃料电池比锂电池占用空间小、重量轻、续航时间长,与叉车工况匹配度很好,具有显著优势。
说完了氢能在车辆领域的应用,下面介绍一下氢能在其他交通领域的应用,如 氢燃料电池列车、氢能船舶、氢能飞机 等。
氢燃料电池列车 最早在2002年由美国公司研制开发,为质子交换膜燃料电池驱动,净功率达17KW,随后日本德国西班牙等国家均推出了原型车辆,促进了产业发展。2016 年,法国阿尔斯通基于柴油列车Coradia Lint 54 研发成功氢能列车CoradiaiLint,2018 年在德国正式投入商业运营,这也是世界上第一次正式投入商业运营的氢能列车。我佛山市高明区有轨电车示范线是国内首条采用氢能源燃料电池的线路,目前已实现示范运行。
氢能船舶 在世界上已有多个应用。“Alsterwasser”内河游船2009年完成建造,总长25.5m、总宽5.36m、吃水1.33m、最大速度8kn,载客量超过100人,配备2 50kWPEMFC燃料电池和120Ah胶体铅酸电池。欧盟资助的Methapu项目以瓦锡兰(Wärtsilä)制造的250kWSOFC燃料电池作为船舶辅助动力和推进动力,项目应用的滚装船于2003年建造。2017年7月,由双体豪华赛艇“FormuleTag”改建的完全依靠可再生能源驱动的氢燃料电池船“EnergyObserver”投入航行,该船总长30.5m、总宽12.8m、总重28t,由太阳能光伏、风能和燃料电池构成混合动力系统,采用推进/发电一体化电机推进。
氢能飞机 是氢能在交通领域的另一项重要应用。氢能飞机可有效解决目前航空燃油的污染问题和碳排放问题。目前有两种技术路线,一是氢作为燃料直接燃烧,与目前的飞机系统类似,改动工作小;另一种技术路线类似燃料电池 汽车 ,先通过氢燃料电池系统发电,在用电驱动飞机发动机做功推动飞行。今年10月,一架经过改装的 Piper M 级六座飞机从位于英国克兰菲尔德的公司研发机构起飞,并完成了全图案的环形飞行并成功降落。ZeroAvia 称该飞机是目前世界上最大的氢动力飞机。
以上是氢能在交通领域的主要应用,可以看出不仅局限于 汽车 领域,氢能在多个领域中都发挥着重要作用。
另一方面, 氢是一种能量密度很高的二次能源,具有储能的功能 ,比常规的化学储能的储存时间周期长,可跨日、跨周甚至跨月、跨季度进行能量储存, 实现能量的生产端和消费端相匹配 。利用氢能的能源特性,氢能在 储能、应急电源、分布式供能等领域 也发挥着重要作用。
就在前几天,美国能源部(DOE)发布了储能大挑战路线图Energy Storage Grand Challenge Roadmap,这是美国发布的首个关于储能的综合性战略。 氢储能作为一种重要的储能技术被提及 ,主要形式为电氢双向转化储能和盐穴存储两种,其中电氢双向转化储能为主要利用方式。
在应急电源和分布式供能领域 ,氢能也已有多项应用。近日,全球第一个兆瓦级大型燃气发电系统在德国汉堡的热电联产厂开始现场测试,该技术最吸引人的是,可以将现有机组转换为使用100%氢气运行,为30栋住宅楼、一个 体育 中心、一个日托中心和公园休闲综合体供暖,产生的电能可供电动 汽车 充电及当地电网。英国能源监管机构Ofgem日前宣布,将为苏格兰地区一个可再生能源制氢供热项目提供2412万美元的资金支持。这是该项目继获得苏格兰政府支持后,再度获得英国监管方的“首肯”。
综上所述,氢能不仅应用于 汽车 领域,在交通其他领域也发挥着重要作用,同时氢的能源特性,也是其在储能、分布式供能等领域取得了许多应用。在未来低碳排放、碳中和的趋势下,氢能将发挥更多的作用。
产业链,我觉得自己也只是纸上谈兵。但我可以说一下观点以及看法:氢能源的战略制高点国家已经提出。包括总理在会议上也多次提及。可见已经上升到国家层面。在当下环境改善乏力,作为清洁能源的氢会逐步走上 历史 的舞台。氢作为燃烧能源当然是动力系统。所以第一布局应该在 汽车 方向:发动机,以及附属产业。如果你想要打通产业,那么要围绕这个点,像上游,以及下游延伸。以及未来的发电厂,热力公司。
当然当下最好的选择,就是和氢能源的科研团队展开合作,核心价值才是最重要的。