氫能源崛起!你看好這個新興產業(yè)的發(fā)展嗎?
開始分享文章之前,先給大家分享一則好消息:被稱為小麥“癌癥”的赤霉病是極具毀滅性的真菌病害。在歷經20年持續(xù)攻關之后,山東農業(yè)大學孔令讓教授帶領團隊完成了小麥抗赤霉病基因Fhb7的定位、克隆及抗病分子機制解析,培育出抗赤霉病小麥品種。
接下來給大家科普一下氫能這項心得技術。
我國是世界產氫大國,產量近3000萬噸,絕對是世界第一。但氫氣基本上都用在了石油精煉、加氫重整和合成氨、甲醇等方面,而用于燃料電池等的高純氫氣,則不到百分之一。粗氫很便宜,每公斤不到10元,但到了加氫站,則價格差不多漲了10倍。
你是不是對此事也很好奇呢?反正虎姐是相當?shù)暮闷,所以,查閱一些資料進而研究,發(fā)現(xiàn)了一些有趣的內容,分享給大家。
目前,國內氫氣壓縮、精制、加氫站關鍵設備、零配件和技術大部分都還依賴國外。氫氣瓶用材料,如高強度碳纖維、密封膠、氣瓶閥組等基本也依賴國外,造成成本居高不下。
在燃料電池方面,國內人為地把燃料電池應用區(qū)分為乘用車用和商用車用,輕易地得出燃料電池只適合于重卡等商用車的結論。
但是,結果卻是另一樣的。實際上,國外燃料電池乘用車和商用車的開發(fā)基本上是同步進行的,而燃料電池乘用車技術相對更成熟。
給大家舉個例子:比如豐田Mirai氫燃料電池汽車已經實現(xiàn)了商業(yè)化,它和同檔次的電動汽車特斯拉Model S同臺競爭,價格基本相當,而續(xù)航距離和安全可靠性更優(yōu)。
近日,在“十四五”氫能產業(yè)發(fā)展論壇上,科技部原部長、中國科學院院士徐冠華表示,“未來氫能在我國終端能源體系占比將達10%,成為我國能源戰(zhàn)略重要的組成部分。氫能將與電力協(xié)同互補,共同成為我國能源體系的消費主體,帶動形成10萬億元級的新興產業(yè)。
與國外相比至少還差一代
我國因為到目前為止燃料電池原材料基本依賴進口,價高質次,電堆體積大、功率密度小,加速性、穩(wěn)定性都嚴重不足,難以實現(xiàn)在乘用車上使用。
而且,國內用峰值功率除以活性區(qū)體積計算出來的功率密度,和國外平均單電池0.65V以上在汽車運行工況下的額定功率相比,實質意義有限。至于耐久性,國外要求15年壽命,5000小時無故障,國內簡單地理解成5000小時劣化系數(shù)來計算,更是相差甚遠。
最近,某國外公司的不少電堆已經進入中國市場,很多做成系統(tǒng)并已在幾大檢測機構中測試。
相比之下,同樣標稱130kw的電堆,體積不到國產電堆的一半,而按同樣單電池0.65V計的額定功率,國產電堆功率比進口電堆至少低20%以上。“實際上,我們國產的很多電堆和世界最先進的電堆技術相比,至少還差一代以上!辈衩瘶s強調。
此外,在關鍵材料上,我國有很多廠家都宣傳能生產。但實際上,催化劑方面,國內在耐久性能、單位鉑金的發(fā)電電流MMA都有很大的差異,具體體現(xiàn)在擔載工藝和載體選材上。
氫能可以使用多種工藝和能源生產,一般情況下使用顏色對不同工藝生產的氫能予以區(qū)分,常用的如灰氫、藍氫和綠氫。灰氫用化石燃料生產,藍氫是使用碳捕集和封存(CCS)技術脫碳的灰氫,綠氫即可再生能源生產的氫能。
隨著碳中和目標的提出,“顏色分類法”顯示出其局限性。一些國家開始量化制氫過程中產生的碳排放量,以此區(qū)分氫能。去年,中國氫能聯(lián)盟也制定了團體標準,將氫能分為非低碳氫、低碳氫、清潔氫。
核心材料和技術自主化才能站在產業(yè)鏈頂端
車載用高功率雙極板技術,也一直是我國的短板。從上一代石墨雙極板到最新的無鍍層鈦金屬雙極板,有效地解決了車載用電堆雙極板的輕量化、抗震強度、耐腐蝕性、大規(guī)模連續(xù)生產和生產效率的問題。我國的金屬雙極板的耐腐蝕性、鍍膜強度、生產效率、平整性、耐久性,還有前面提到的電堆性能,都和國際先進水平相差懸殊。
在能源轉型大背景下,不少企業(yè)也大力發(fā)展清潔能源,并將氫能全產業(yè)鏈作為公司新能源發(fā)展的核心業(yè)務。
結合國內供應鏈的優(yōu)勢,未來PEM制氫無論在初始成本還是使用成本上的經濟性優(yōu)勢都將得到迅速提升,低成本制氫也將在不遠的未來成為現(xiàn)實。
因此,2030年-2035年左右,綠氫制備成本達到15元/kg以下,就有望在加油站和石化燃料平價。
除此之外,還需要產業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)的共同努力與技術提升。比如提高氫氣的運輸效率,降低成本,實現(xiàn)制氫加氫一體化,省去高昂的儲運成本等,都將成為綠氫與柴油在加油站平價的關鍵技術。
你看好這個新興產業(yè)的發(fā)展嗎?
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