氢气燃烧产生的唯一废物就是水,它甚至连造成污染的隐患都不存在,凭此优势,氢能成为业界最为期待的一匹黑马。
据国际氢能委员会预计,到2030年,全球氢能领域投资总额将达到5000亿美元。从全球范围看,亚洲和欧洲慢慢的变成了氢能产业高质量发展最快的地区。
然而,经过数年发展,我国氢能产业虽然在技术创新及政策环境等方面都有所突破,但是始终未能得以大规模应用。
万亿级新能源风口下,我国氢能产业该如何突围?近日,在上海召开的“碳达峰、碳中和背景下的氢能产业高质量发展高端论坛”上,加拿大工程研究院院士张久俊为我国氢能产业高质量发展建言献策。
目前,电解水制氢成为新的热点。张久俊表示,太阳能、风能、水电能、生物能、地热能等人类未来可持续能源的探索将是重要方向之一,而以氢气、液氢为主要能源载体的氢能经济是可持续发展的必然,电化学能源储存和转换技术在氢能的利用中也将发挥核心作用。
张久俊表示,电解水制氢的主要优势表现在原料水及太阳能风能发电取之不尽,用之不竭;可利用用电低谷期剩余电力制氢,以便能源存储;可得到高纯度的产物氢 (>
99.999%);反应速度能通过槽电压进行控制。其主要挑战表现为催化剂的活性和稳定性低、能量效率低(
张久俊指出,氢制备的总体发展战略可以分为现在、中期、长期3个阶段。现在主要是天然气的裂解产生氢气,中期可能有一些电解水、碳的气化或者是天然气电解水,长期是由太阳能和水来制氢。
“2017年全球氢气生产量超过6000万吨,大部分采用天然气和煤。电解水制氢只占4%,成本比较高。”张久俊进一步指出,到2060年,中国的氢产量预计可达1亿吨,其中电解水制氢达80%以上。
在张久俊看来,电解水制氢具有以水、太阳能、风电为原料,反应速率能够最终靠电压来控制的优势。同样,电解水制氢也面临着产生的氢气成本高、需要高压储存、耗能高等挑战。他指出,目前该制氢方法可能需要提高催化剂的活性和稳定能力,这是降低电解水制氢电压、提高效率的最重要途径。
“未来发展电解水制氢最重要的方法是直接分解水产生氢气,就是在一个溶液里加上催化剂,经太阳照射以后产生氢气和氧气。”张久俊说,这种方法是人类未来的追求,目前的效率只有10%左右,是一个重大的研发课题。
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