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绿氢——能源转型中的关键角色

2022/11/18 17:14:14   关键字:   来源:

2022年初,国家发展改革委和国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,首次将氢定义为一种绿色低碳的二次能源。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标,具有重要意义。

虽然氢能是清洁的可再生能源,在释放能量的过程中没有碳排放,但目前生产氢能的过程却并不是百分之百“零碳”。氢元素在地球上主要以化合物的形式存在于水和化石燃料中,而氢能作为一种二次能源,需要通过制氢技术进行提取。目前,现有制氢技术大多依赖化石能源,无法避免碳排放。而根据氢能生产来源和生产过程中的排放情况,人们又将氢能分别冠以灰氢蓝氢绿氢之称。从天然气或煤炭中提取的氢被称为“灰氢”,提取过程每年排放8.3亿吨二氧化碳;把二氧化碳通过捕集、埋存、利用,从而避免大量排放的氢,被称为“蓝氢”。所谓绿氢,则是指利用可再生能源分解水得到的氢气,其燃烧时只产生水,从源头上实现了二氧化碳零排放,是纯正的绿色新能源。

目前,稳定、快速、大批量制取绿氢的技术路线主要为电解水,具体可以分为碱性电解水、质子交换膜电解水和固体氧化物电解水三类。碱性电解水是当前的主流技术,需要保证两个电极的压力均衡,以防止氢氧混合产生危险,存在难以与具有快速波动特性的可再生能源发电配合的缺点;质子交换膜电解槽在运行中具有更好的灵活性和反应性,但需要铂和铱等贵金属,未来需进一步降低贵金属使用量或发掘成本低廉的催化剂;固体氧化物电解水制氢技术具有更高的理论效率,但仍处于实验室验证阶段,未来的发展潜力较大。

如果以相同的能源当量对比价格较高的天然气,氢能已具备成本优势。相关人员表示,氢能成本80%是电动的成本,也就是电解水制氢过程中的电力成本。另外20%的成本是电解氢的装备折旧的费用。

针对绿氢产业未来发展方向,中国科学院院士欧阳明高认为,“我们现在正经历第三次能源革命。在这次能源革命中,氢和电一样,是最重要的能源载体,也是实现'碳达峰'和'碳中和'的能源主体,要从技术和产业两个角度,做好长远规划,推动绿氢的发展。”


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