我國氫能利用發展現狀分析

2021-09-21 01:16:49 字數 1929 閱讀 1125

氫能是公認的清潔能源,作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。近年來,我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發展規劃,並且目前我國已在氫能領域取得了多方面的進展,在不久的將來有望成為氫能技術和應用領先的國家之一,也被國際公認為最有可能率先實現氫燃料電池和氫能汽車產業化的國家。

大規模利用將在10年後

據美國氫氣協會分析,2007年全球年生產氫氣超過5000萬噸,氫燃料汽車正在加快推向商業化。但由於目前制氫成本大約為汽油成本的2~4倍,且氫氣的大量生產需要能源和基礎設施,成為主導燃料仍存在許多問題,因此專家普遍認為,氫能的大量利用將在10多年後。未來隨著制氫規模的擴大,預計在2015~2020年期間,制氫成本將與汽油成本相當,這將主要取決於燃料電池汽車的推廣和使用。如果投入批量化生產,預計到2015年燃料電池汽車的生產成本將僅比傳統汽車高20%。

世界各國都在加快涉足氫能開發和利用。國外氫能的發展不再單純停留在技術領域上,已產生了“氫能經濟”新經濟模式的理念。如美國對氫能技術非常重視,雖然目前仍處於示範階段,但其氫能的技術條件已經成熟。有專家**,美國燃料電池汽車、氫能生產和加氫基礎設施的商業化可望在2015年之前實現。按照美國氫能技術路線圖,到2040年美國將走進“氫能經濟”時代。在這一階段氫能將最終取代石化能源成為市場上最廣泛使用的終端能源。

中國與領跑者齊頭並進

中國的中長期科學和技術發展規劃戰略也把氫能列為重點之一,有關科研機構和企業表現出了極大的熱情。目前我國已在制氫技術、儲氫材料和氫能利用等方面進行了開創性的工作,擁有一批氫能領域的智慧財產權,其中有些研究工作已達到國際先進水平。

目前國內已有數十家院校和科研單位在氫能領域研發新技術,數百家企業參與配套或生產。經過多年攻關,我國已在氫能領域取得諸多成果,特別是通過實施“863”計劃,我國自主開發了大功率氫燃料電池,開始用於車用發動機和移動發電站。2006年10月,由江蘇鎮江江奎科技****、清華大學、奇瑞汽車三方自主研發的“示範性氫燃料轎車研製專案”通過國家級專家組評審,標誌著我國第一臺具有完全自主智慧財產權的以氫燃料為動力的汽車研製成功,我國氫動力技術已達國際同步領先水平。

上海作為我國氫能產業最領先的地區,2007年11月建成中國第一個汽車氫氣充裝站,並計劃2009年形成千輛級氫能汽車的生產能力,2011-2012年則可望達到萬輛級產能,並加快氫能汽車的基礎設施建設,初步建成加氫站網路。同時,我國氫燃料電池汽車國家標準編制也在上海啟動,可望於今年內完成。

目前,我國要大規模推廣氫能利用仍需要解決氫源問題。我國南部和西南地區勢能差大,水資源豐富,水電發達,在豐水期可用大量剩餘電力通過電解水製取氫。氫還可以從石油、天然氣和煤等化石燃料中製取,以及從甲醇、烴類等通用燃料中轉化而得。此外生物質能也可成為氫的重要**,如細菌制氫、發酵制氫及沼氣**制氫等,傳統的工業礦物如硼氫化鈉等及工業副產氫也是獲取氫的有效途徑。

制氫工藝技術路線多樣

傳統制氫法主要分為礦物燃料制氫和電解水制氫。目前,一些新的制氫方法開始受到人們的關注,如生物制氫、太陽能制氫和核能制氫等。國內製氫工藝主要有電解水制氫和以煤、石油腦、煉廠氣、焦爐氣、天然氣為原料在高溫下進行蒸汽轉化制氫。一些合成氨裝置、甲醇裝置將含氫尾氣等氣體利用變壓吸附技術也能**少量的氫氣。

許多專家結合我國資源特點與現實情況提出了氫的製取方案:中短期內應利用現有的石油和化工制氫能力,發展天然氣與氫氣混合的富氫技術,研究潔淨煤和可再生能源制氫技術;中長期內應使潔淨煤制氫技術和可再生能源制氫技術實現產業化,同時應加快基礎設施和示範專案建設。為迎接“氫經濟時代”的到來,需要提前發展基礎設施,包括建設氫能管道網、儲存設施、加氫站等。

基於我國是世界第一大焦炭生產國且焦爐氣浪費嚴重的事實,有專家提出,用焦爐氣制氫有可能成為我國開發氫能源的新途徑。焦爐氣原始含氫量就高達55%,可單憑變壓吸附法就能將其高效分離出來,制氫成本低,只相當於電解水制氫成本的1/4-1/3;焦爐氣所含的大量碳氫化合物也可應用重整技術轉化為氫氣。目前,利用焦爐氣制氫已引起業界的很大興趣。可以預見,在即將到來的清潔能源時代,焦爐氣有望成為我國未來重要的氫氣**源。