『氢』风劲吹产业发展仍需爬坡过坎

2019-04-14 12:27
发明与创新 2019年45期
关键词:储氢氢能燃料电池

“未来要构建以清洁能源为主的多元能源供给系统,氢能是重要载体。”在11月26日举办的第五届中国能源发展与创新论坛上,中国产业发展促进会副会长于士和指出,氢能的开发与利用技术已成为新一轮世界能源技术变革的重要方向。

氢能被视作21世纪最有发展潜力的清洁能源,备受全球关注。在我国,伴随着国家及地方政策“春风”的出台,氢能产业逐步升温,俨然成为当下火热的一个新风口。

目前,我国氢能及燃料电池产业集群已然形成,整个产业链布局初见雏形,产业正迅速驶入“快车道”。不过,目前氢能产业化过程中仍存在诸多痛点,发展之路任重而道远。

氢能有多厉害

“21世纪将是氢能世纪,人类将告别化石能源而进入氢能经济时代。”清华大学教授、国际氢能协会(IAHE)副主席毛宗强对氢能信心满满。

联合国开发计划署能源环境处项目主任张卫东同样看好氢能前景,他指出,21世纪的终极能源必将是氢能,未来的氢能必将是可持续发展能源的核心,将成为支持世界经济发展的关键能源。

氢能到底有多厉害,被寄予如此厚望?

多地积极建设加氢站(图/《齐鲁晚报》)

氢是宇宙中最丰富的元素,地球表面没有现成的氢气,氢主要以化合物的形式存在,水是最重要的氢的化合物,而水又是世界上广泛存在的物质。当氢转化为无污染、零排放的可再生能源后,人类不必像争夺分布不均的石油那样发动战争,因此氢被誉为“和平能源”。

毛宗强指出,除了资源丰富,氢燃烧产生的热量也很大,是汽油发热值的3倍,是除核燃料之外所有化石燃料、化工燃料和生物质燃料中最高的。

更重要的是,从整个生命周期来看,与其他燃料相比,氢能也最清洁,氢燃料电池发电只产生清洁的水,而水又可以循环使用再产生氢,可以实现零排放。

当前,燃料电池汽车是氢能最主要的应用场景,从全球来看,氢能开发与利用技术是汽车产业未来发展的战略制高点。事实上,氢能的应用场景并不局限于氢燃料电池车。在交通领域,氢能还可以应用在船舶、飞机等。在工业领域,氢气已经是重要的工业原料和还原剂,氢气是精细化工、医药中间体等行业的合成原料及冶金、电子、玻璃、机械制造的保护气。在炼钢上,氢气可以代替焦炭炼铁。

各地吹响发展“集结号”

面对能源安全、环境保护等压力,发展氢能已成为能源转型共识。自从今年全国两会中首次将氢能写入《政府工作报告》,氢能的概念迅速火遍整个中国大地,各地政府像抢占制高点一样纷纷在原有基础上加强政策的实际落地,一时间东方氢岛、西部氢谷、北方氢都等概念传遍全国。

业内统计,目前已经有36个地方(省市级)出台了扶持氢能和燃料电池产业的相关政策。比如,上海提出到2025年建成加氢站50座,乘用车不少于2万辆,其他车不少于1万辆。佛山计划今年投入使用10座加氢站,力争实现1000辆氢能公交车示范运营目标。武汉计划到2020年建设5座至20座加氢站,燃料电池车示范运行规模达到2000辆至3000辆。

在业内人士看来,众多城市之所以如此钟情氢能,形成争抢之势,其根本原因在于氢能背后的万亿级产业规模。

佛山(云浮)氢能产业与新材料发展研究院副院长燕希强表示,氢能源产业链的上游包括制氢和产氢、储氢运输、加氢站运营等环节,中游包括燃料电池系统及零部件生产制造等环节,下游包括氢燃料电池应用等。“氢能上下游包含了万亿级的应用场景。”

一般来说,氢能源的下游应用环节主要分为三大场景:便携式应用场景(主要在户外辅助充电设备、军用等)、固定式应用场景(主要在家用燃料电池、通信基站备用电源、不间断电源等)、交通运输应用场景(主要在氢燃料汽车)。当前,氢燃料电池得到了率先发展。

广东爱德曼氢能源装备有限公司董事长徐黎明认为,氢能未来将成为我国能源结构的重要组成部分,氢能市场空间广阔。他预计在2030年国内氢能产业市场规模可达到万亿元,2050年市场规模将达到4万亿元。

基础设施仍需完善

我国氢能产业在快速发展的同时,也逐渐显露出一些突出问题,仍需“爬坡过坎”。

中科院大连化学物理研究所燃料电池部部长、研究员、博士生导师邵志刚指出,氢能的发展首先还存在一些技术瓶颈。现在,氢气主要是从化石燃料中提取,从清洁能源中提取的氢气占比非常小,制氢的效率很低,氢气储存和整个供应链体系依然使用的是传统技术。

对于氢能发展,技术和材料的短板无法回避。目前我国的氢能源燃料电池的催化剂、质子交换膜以及炭纸等都需要进口,而且这些还被国外垄断。在建设加氢站过程中,相关基础措施不足,核心技术和基础设施都在不断增大燃料电池的成本。

由于氢能的特殊性,其储存和运输的要求都很高。目前一个加氢站的建设成本高达300万美元,如果没有国家层面的资金支持,很难大规模建设。同时,在氢气的储存和运输方面同样存在很大的问题。气态储氢需要使用高压气罐将氢气压缩、储存到碳纤维包裹的铝制气瓶中,气体压力可高达700个大气压,气态储氢存在储氢量小、安全性差等缺点;而液态储氢在氢气液化过程中需要消耗大量的压缩功,能耗较高,对容器的绝热性能要求也较高。

此外,在运输过程中,由于氢气的易燃易爆特性,增加加氢站时需要专门铺设新的管道。这也就意味着要想实现氢燃料电池车的普及,还需要建立一整套配套设施。

长城汽车股份有限公司总裁王凤英认为,为尽快解决氢能基础设施建设缓慢问题,可参照德国、日本等先进国家经验,由能源、汽车、金融等相关行业的优势企业共同组建大型加氢站,多方参与合作,共同减低投资风险。

广州汽车工业集团有限公司党委书记兼董事长曾庆洪建议,政府一方面应加大加氢站建站补贴力度,另一方面应加速制氢产业发展,降低氢气成本,同时在运营角度,应考虑给予加氢站运营补贴,促进加氢站网络建设,以便其更好地与氢燃料汽车发展“接轨”。(本刊综合)※

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