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氫能作為能源技術(shù)革命的重要發(fā)展方向,其潛力和重要性愈發(fā)受到全球的普遍認(rèn) 可,被視為21世紀(jì)最具前景的清潔能源之一。氫能以其清潔環(huán)保、效能高、來源廣、 可儲(chǔ)能等優(yōu)勢,被稱為“終極能源”,是未來替代礦物能源的最佳選擇,并且能夠有 效解決可再生能源的消納問題,以解決全球化石能源危機(jī)、全球變暖以及環(huán)境污染等。
燃料電池是將氫能轉(zhuǎn)化為電能最有效的轉(zhuǎn)換裝置。使用氫目前燃料電池汽車較高的綜合使用成本是限制其商業(yè)化的主因。通過與目前市 場上其他類型汽車的使用成本拆解對比,燃料電池汽車的高成本主要來源有二:1) 車輛購置成本,主要是當(dāng)前技術(shù)和規(guī)模下較高的生產(chǎn)成本所致;2)燃料消耗成本, 氫氣在制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)冗^程中需要更多技術(shù)處理而導(dǎo)致更高的單位使用成本。最 終直接導(dǎo)致燃料電池電動(dòng)車的綜合成本偏高。
氫氣相比于其他燃料更高的價(jià)格主要來自生產(chǎn)制備環(huán)節(jié)。氫氣的制備、存儲(chǔ)和運(yùn) 輸?shù)燃夹g(shù)均影響到氫氣燃料能否方便快捷低成本地獲取,其中氫氣的大規(guī)模、低成本 和高效制備是需首要解決的關(guān)鍵性難題。據(jù)中商情報(bào)網(wǎng),從我國目前的供氫基礎(chǔ)設(shè)施 完善程度和技術(shù)水平來看,包括制氫和儲(chǔ)運(yùn)在內(nèi)的氫氣成本占到加氫站終端售價(jià)的70% 左右,其中氫氣原材料成本占比達(dá)到50%。因此制氫環(huán)節(jié)較大程度上決定了氫燃料使 用的經(jīng)濟(jì)性。
氫能來源廣泛,制備技術(shù)多元
氫能是一種二次能源,因?yàn)闅湓谧匀唤缰兄灰曰衔锏男问酱嬖?,所以需要通過 特定的生產(chǎn)過程才能獲取利用。氫能來源多樣,不僅可以通過煤炭、石油、天然氣等 化石能源重整、生物質(zhì)熱裂解,或微生物發(fā)酵等途徑制取,還可以來自焦化、氯堿、 鋼鐵、冶金等工業(yè)副產(chǎn)氣,也可以利用電解水制取。若與可再生能源發(fā)電結(jié)合,不僅 實(shí)現(xiàn)全生命周期綠色清潔,更拓展了可再生能源的利用方式。
目前已有多種制氫技術(shù),以如下三種技術(shù)路線為主導(dǎo):一是以煤和天然氣為主的 化石能源重整制氫;二是以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為主的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫, 三是電解水制氫。其他制氫工藝包括生物質(zhì)制氫、太陽能光解水制氫等尚處于實(shí)驗(yàn)開 發(fā)階段。當(dāng)前制氫原料主要以石油、天然氣、煤炭等化石資源為主,較之于其他制氫 方法,化石能源重整制氫工藝更為成熟,原料價(jià)格相對低廉,但會(huì)排放大量的溫室氣體, 污染環(huán)境。從全球范圍來看,天然氣制氫是現(xiàn)今最主流的形式,占比近50%;醇類次之,占比為30%;僅有4%左右來源于電解水。我國則以煤炭制氫為主,占比為62%,天 然氣次之,占比為19%,與“富煤貧油少氣”的能源稟賦特征相符。做燃料時(shí),氫燃料電池 理論上不產(chǎn)生任何空氣污染物,總生命周期排放量取決于氫的生產(chǎn)過程(與電力一樣), 而且在非常小的尺寸下也具有很高的轉(zhuǎn)換效率。燃料電池具備的模塊化特性意味著燃 料電池可以廣泛應(yīng)用在從小型便攜式電子設(shè)備到大型固定設(shè)備,以及交通運(yùn)輸?shù)炔煌?領(lǐng)域。燃料電池被視為一種“顛覆性技術(shù)”,它可以顯著加快我們從現(xiàn)有世界向一個(gè) 新的、更清潔、更高效的氫能源世界的轉(zhuǎn)變。根據(jù)E4Tech數(shù)據(jù)顯示,交通運(yùn)輸是當(dāng)前 燃料電池最主要的應(yīng)用場景,裝機(jī)量出貨規(guī)模占據(jù)70%。燃料電池汽車不僅能量轉(zhuǎn)換 效率高于內(nèi)燃機(jī),而且在汽車使用周期內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)了零污染、零排放。由于燃料電池 機(jī)械構(gòu)造簡單,燃料電池汽車還具備平穩(wěn),舒適和噪音低的特點(diǎn)。