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氢能产业创新应用:多种赛道打开广阔发展空间

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氢能产业创新应用:多种赛道打开广阔发展空间,

氢能产业形势,氢能的业务特点,攀业氢能科技  双碳目标指引下,氢能作为一种制取便利且高效环保的优质二次能源,是能源结构优化的重要抓手。

  尤其当下我国氢能应用场景较为单一,未来氢能在生活中的创新应用更是令人期待。接下来本文将围绕氢能在交通、储能、发电三个潜力赛道的发展和应用展开详述。

  氢能是什么?是如何制取的?氢能的创新应用场景都具体指什么?通过本文的详细介绍和举例说明,相信你会对氢能和氢能的应用有一个更加全面的认知。

  首先,氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量,其产业链分为上游制氢、中游储运和下游终端消费三个环节,涉及的产业领域非常广泛。

  氢能是一种理想的二次能源,是全球能源转型的重要布局方向。除了大家所熟知的氢能燃烧产物是水,因而具备低碳环保的优势以外,氢能还有许多其他优势。具体来讲,可以主要分为以下四点:

  1)制取方式多样:不仅可以利用化石燃料制氢,还可利用风电、太阳能等以电解水的形式制氢;

  2)储运便利:氢可以气、液态存储于高压罐中,也可以固态存储于储氢材料中;

  3)高效:氢气燃烧的热值能达到142KJ/g,远高于其他能源,从而能够提升效率;

  4)应用广泛:既可以用作燃料电池发电,应用于汽车,船舶和航空领域;也可以单独作为燃料气体或化工原料进入生产;同时还可以在天然气管道中掺氢燃烧,应用于建筑供暖等。

  氢能的发展潜力巨大。一方面,目前中国仍以化石能源为主,一次能源消费结构中煤炭、石油、天然气等化石能源的占比高达84.1%,优质清洁能源氢能未来的上升空间很大。

  另一方面,中国制氢条件良好:产氢量大,每年产氢约2200万吨,占世界产量的1/3;制氢资源丰富,中国是全球第一大可再生能源发电国,拥有丰富的弃电资源作为绿氢的主要供给来源。

  在我国氢能的应用场景比较单一。当前我国氢气主要作为化工原料用于生产甲醇、合成氨以及各类化工产品如化肥等。其中,仅有少量的高纯度氢气作为工业原料,如高纯度电子氢气等,而应用于燃料电池的能源用氢不足0.1%。

  可以看出,目前氢气消费仍然集中于传统高能耗领域,并未能发挥其减碳效果,这一方面是由于我国目前制备高纯度氢气能力有限,另一方面也是因为相关的应用技术发展还尚未成熟。

  国家政策指引了氢能在创新应用领域的应用。《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年》指出氢能在能源结构转型中起重要作用;也提到了多项氢能源的创新应用,如氢燃料电池、可再生能源制氢示范工程等。下文将选取氢能交通工具领域、氢储能领域和工业领域对氢能的创新应用进行深入探究。

  应用场景:氢能交通工具主要指使用氢燃料电池的交通运输工具,如氢原料电池用车、船舶、航空器等。在矿区、港口、工业园区等开展氢燃料电池货车运输示范应用;在城市公交车、物流配送车、环卫车等公共服务领域,试点应用燃料电池商用车;以及氢燃料电池在船舶、航空器等领域的示范应用。

  优势:将氢能应用在交通运输领域,优势主要体现在:氢能作为零碳能源燃料,是对使用电力的补充;氢能用于交通运输领域,不仅可减少二氧化碳的排放,而且有利于消除空气污染,并提高能源供应的安全性;现在交通工具使用灰氢的能源成本已经低于燃油。绿氢的成本也在不断下降,不久的将来成本也会低于燃油。

  应用场景:氢储能本质是储氢,即将氢气以稳定形式储存。储氢技术可分为物理储氢和化学储氢两大类。物理储氢主要有高压气态储氢、低温液态储氢、活性炭吸附储氢、碳纤维和碳纳米管储氢以及地下储氢等;化学储氢主要有金属氢化物储氢、液态有机氢载体储氢、无机物储氢、液氨储氢等。

  主要应用场景:在可再生能源资源富集、氢气需求量大的地区,开展集中式可再生能源制氢示范工程;在燃料电池汽车示范线路等氢气需求量集中区域,布局基于分布式可再生能源或电网低谷负荷的储能/加氢一体站,充分利用站内制氢运输成本低的优势,推动氢能分布式生产和就近利用。

  优势:其他可再生能源,如太阳能、风能、水能和地热能存在时空分布不均,并网能力差等问题,而氢储能方式能量密度高,储能规模大,能量容量成本较小,可作为长时间储能或季节性储能的最优方案,从而有效提高能量利用率。

  应用场景:在工业领域,氢的主要应用领域在化工领域,包括钢铁冶金、合成氨和碳氢化合物的生产,比如在钢铁冶金领域,将氢用来替代焦炭作为冶炼铁及其它金属的还原剂和能源;以及可再生能源制氢在合成氨、甲醇、炼化、煤制油气等行业对化石能源的替代。

  优势:氢能在工业领域的能源替代,是提升氢能利用经济性,拓展清洁低碳氢能在化工行业替代应用空间的探索,促进高耗能行业绿色低碳发展的催化剂。

  作为优质的清洁能源,氢能开发潜力大、制备条件好,且在丰富多样的创新应用上都有显著优势。