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五院士纵论氢能源:电解水制氢挑战何在、如何保障本质安全

作者:中国储能网新闻中心 来源:澎湃新闻 发布时间:2021-10-22 浏览:

 “随着‘双碳’目标牵引、国家政策支持、技术日趋成熟、成本大幅下降,氢能正迎来快速发展的战略机遇期。”10月19日,中国石化在上海举办“双碳”背景下的氢能产业发展高端论坛,中国石化集团公司董事、党组副书记赵东在致辞中作出上述表述。他表示,氢能具有能量密度高、来源多样、终端零排、用途广泛等多重优势,被广泛认为是一种终极能源,发展前景十分光明,“但氢能产业发展方向如何选择、发展路径如何优化、发展时机如何把握,仍需深入研究和探索实践。”

围绕双碳背景下氢能的发展机遇、技术创新及安全应用等热点问题,多位院士在论坛上建言献策。

中国工程院院士王基铭表示,为有效应对气候变化和保护生态环境,绿色低碳发展已经成为国际社会的普遍共识。绿色低碳经济的快速发展,氢能、生物基液体燃料、新能源汽车迅速发展,石油的需求明显放缓,已临近需求峰值,原油的需求峰值预计在2030年至2035年出现。作为实现“双碳”目标的重要举措,电力绿色化是必然的发展趋势。“要大力布局风光电项目,有条件地区要充分利用水电、核电,最大限度地实现电力的绿色化。就氢来讲,现在主要还是灰氢,我们要的应该主要是绿氢。”

“电力行业脱碳和零碳是实现碳中和目标的关键之关键。”中国工程院院士黄震认为,如果没有能源变革,没有系统性、社会性的变革,没有一场绿色革命,就不可能实现碳中和。面向碳中和的未来能源一定是有一系列颠覆性、变革性的技术作为战略支撑。未来能源变革的方向可概括为“五化”:在能源供给侧方面,包括电力零碳化和燃料零碳化,比如用零碳绿色电力制氢等;在能源需求侧方面,主要方向是电气化、智慧化和高效化。 

中国工程院院士曹湘洪表示,我国燃料电池汽车处于起步阶段,未来将呈现以下发展趋势:商用燃料电池汽车为主用户;液氢、氢气管道运输会得到发展;燃料电池工业发电将得到重视;氢储能会成为主要储能方法;近期以灰氢为主,中远期向蓝氢、绿氢方向发展;难以减排领域氢能逐渐开发利用。

中国工程院院士涂善东在谈及“氢能的本质安全利用”时说,氢能经历了从科幻设想到社会产业的浪潮。1776年发现了氢,美国先行布置了氢能战略,2014年,首款氢燃料电池车问世,2019年以后各国纷纷仿效。但在初期发展阶段,安全至关重要,是影响技术进步和产业发展的关键因素。他认为,保障氢能本质安全的基础是材料。“当前,我们迫切需要抗氢损伤的高强材料。其研究方向的第一个方法是用涂层覆盖,第二个方法是阻止氢在材料内部的扩散,第三个方法是在微结构调控引入抗氢的成本。”

加拿大工程研究院院士、上海大学特聘教授张久俊认为,电解水制氢优势与挑战共存。其主要优势表现在原料水及太阳能风能发电取之不竭,用之不尽;可利用用电低谷期剩余电力制氢,以便能源存储;可得到高纯度的产物氢 (>99.999%);反应速度可以通过槽电压进行控制。其主要挑战表现为催化剂的活性和稳定性低、能量效率低 (<50%),制氢成本高、对水的纯度要求高,电能消耗高等。

中国石化是目前在氢能关键技术研发、推广应用等方面布局最为积极的能源央企。据赵东介绍,近年来中国石化加快氢能全产业链布局,积极推进氢能“制储输用”全链条发展,努力争当绿色低碳可持续发展排头兵。目前,中国石化拥有国内最大的制氢能力,年产量390万吨,占全国氢气产量11%,“十四五”期间计划建成1000座加氢站,让加氢像加油一样方便。正积极布局新疆、内蒙古等地的光电、风电制氢项目,建成后有望成为世界上最大的同类绿氢生产项目。同时,作为2022年北京冬奥会战略合作伙伴,中国石化将为北京和张家口冬奥会氢燃料电池车提供氢气供应、车辆加氢和加氢站运营保障。

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