收藏 | 一文了解氫能產(chǎn)業(yè)鏈！

氫能俱樂部 · 2023-10-30 09:54:53

圍繞氫的制取和應用，形成由上游制氫、中游儲運、下游用氫構(gòu)成的氫產(chǎn)業(yè)鏈。......

氫能是一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，可通過多種途徑獲取。目前燃料用氫的應用在全球范圍內(nèi)尚有限，但氫燃料電池車是目前最主要的應用之一。

氫能是目前最為理想的清潔能源，可以廣泛應用于工業(yè)、交通、建筑、發(fā)電等領(lǐng)域。在經(jīng)濟活動中，圍繞氫的制取和應用，形成由上游制氫、中游儲運、下游用氫構(gòu)成的氫產(chǎn)業(yè)鏈。

一、制氫

氫氣制取包括化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)提純制氫、電解水制氫三種方式。根據(jù)生產(chǎn)來源和碳排放量的不同，氫氣可以分為灰氫、藍氫、綠氫三種類型：

灰氫，是通過化石燃料（煤炭、石油、天然氣等）燃燒產(chǎn)生的氫氣，在生產(chǎn)過程中會有二氧化碳等排放?；覛涞纳a(chǎn)成本較低，制氫技術(shù)較為簡單，碳排放量最高。目前是當下載的最主流制氫方式。

藍氫，是指工業(yè)副產(chǎn)氫氣或?qū)⑻烊粴馔ㄟ^蒸汽甲烷重整、自熱蒸汽重整制成的氫氣。雖然天然氣也屬于化石燃料，在生產(chǎn)藍氫時也會產(chǎn)生溫室氣體，但是生產(chǎn)過程中使用了碳捕集、利用與封存（CCUS）等先進技術(shù)，捕獲溫室氣體，實現(xiàn)了低排放生產(chǎn)。

綠氫，是通過使用再生能源（太陽能、風能、核能等）制造的氫氣，例如通過可再生能源發(fā)電進行電解水制氫，在生產(chǎn)綠氫的過程中基本沒有碳排放，因此這種類型的氫氣也被稱為“零碳氫氣”。

二、儲氫

氫氣在常溫常壓下具有密度低、易燃燒及易擴散的特點，為其儲存帶來極大的挑戰(zhàn)。如何實現(xiàn)安全可靠且高效儲氫是亟待解決的技術(shù)難題之一。

目前，儲氫方法主要有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫及固態(tài)儲氫等途徑，中長期內(nèi)主要以高壓氣態(tài)儲氫為主，最終目標是實現(xiàn)高效固態(tài)儲氫。高壓氣態(tài)儲氫是應用最廣泛的一種儲氫方式，其技術(shù)核心在于內(nèi)膽材料、外層碳纖維材料及其纏繞成型技術(shù)。

繼高壓氣態(tài)儲氫及低溫液態(tài)儲氫之后，利用固體材料及有機液體材料進行儲氫，已逐漸發(fā)展成為一種極具潛力的儲氫方式。雖然關(guān)于儲氫材料的研究已近半個世紀，但目前仍處于探索階段，尚無大規(guī)模應用實例，這主要是因為缺乏廉價、高效、長壽命的新型儲氫材料。理想的儲氫材料需同時滿足一系列苛刻條件，如儲氫密度高、儲放氫速度快且工作條件溫和、可逆循環(huán)性能好、使用壽命長等。

目前已有多種材料被用于儲氫研究，主要包括無機材料與有機材料兩大類。其中，無機儲氫材料主要有金屬與金屬合金、配位氫化物及碳基材料等，有機材料主要有有機框架化合物、有機液體及多孔高分子等。從目前的研究熱點來看，儲氫材料已從傳統(tǒng)金屬及合金逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐暂p質(zhì)元素氫化物（如配位氫化物等）和多孔吸附材料（如金屬有機框架結(jié)構(gòu)）為主。

三、運氫

運氫技術(shù)主要有三種：氣態(tài)運輸、液態(tài)運輸和固體運輸。長管拖車為主的氣態(tài)運輸，是當前較為成熟的運輸方式。

四、加氫站

加氫站是氫能行業(yè)重要的配套基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的統(tǒng)計，截至2022年底，全球主要國家在營加氫站數(shù)量達到727座，我國累計建成加氫站358座，其中在營245座，加氫站數(shù)量全球第一。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預測，2050年中國加氫站數(shù)量將達到1.2萬座。

五、用氫

燃料用氫：氫能是氫和氧進行化學反應釋放出的能量，是一種二次清潔能源，燃燒熱值高，氫燃燒的產(chǎn)物是水，具有綠色低碳的特點，是世界上最干凈的能源，被譽為“21世紀終極能源”。目前燃料用氫的應用在全球范圍內(nèi)尚有限，主要原因是燃氫輪機等設(shè)備技術(shù)成熟度低、經(jīng)濟性不高。氫燃料電池車是目前最主要的應用之一。

原料用氫：氫氣是重要的工業(yè)氣體，化工行業(yè)需要用氫制備甲醇、合成氨等產(chǎn)品，冶鐵需要利用氫氣作為還原劑。

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