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氢能发展历程与氢燃料电池产业链梳理

2018-08-06 09:57来源:全球技术地图作者:张欢欢关键词:氢能氢燃料电池氢燃料电池汽车收藏点赞

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1制氢

制氢的方法非常多,无论是一次能源还是二次能源都可以制氢。目前来看,我国是最大的氢气生产国,在2015年生产了2200万吨氢气,占世界产量的34%,其中96%的氢气来自化石能源制氢,剩下的4%则来自水电解制氢。

值得一提的是,氢气与电力是可以相互转化的,太阳能、风能、水能等可再生能源可先转化为电力再通过电解水来制氢,而产生的氢气反过来也可以通过发生化学反应释放化学能再来发电。从这里也可以看出,氢气是一种储能介质,甚至可以看作是与电一样的能源载体。


多种多样的制氢方式

从制氢的能量来源来看,化石燃料制氢是我国主导的制氢方式,技术成熟、成本低并且已“有利可图”,但不可持续、不环保,违背了氢能作为清洁能源的本质。而多种化工过程如煤化工、电解食盐制碱工业、发酵制酒工艺、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量副产氢气,技术成熟、成本低且对环境友好,也是我国制氢的一大特色。

另一方面,可再生能源的间歇性导致弃风、弃水、弃光现象十分严重,如果利用弃水、弃风、弃光、弃核等可再生能源来电解水制氢,不仅可解决弃电问题,还能反过来利用氢气再发电增强电网的协调性和可靠性,并且整个过程清洁环保,几乎不产生二氧化碳。除此之外,太阳能还可以通过光解水直接制氢,只需要将太阳光照在加了二氧化钛(催化剂)的水里就可以产生氢气,但是这种光解水制氢的效率很低,目前只有6%,而要达到10%左右才可以实现工业化,因此还无法大规模应用。


资料来源:网络,国际技术经济研究所整理

从制氢的成本来看,对比几种主要制氢技术的成本,煤气化制氢的成本最低,为1.67美元每千克,其次是天然气制氢2.00美元每千克,甲醇裂解3.99美元每千克,成本最高的是水电解,达到5.20美元每千克。相对于石油售价,煤气化和天然气制氢已有利润空间,电解水制氢成本仍高高在上。


主要制氢技术成本对比(美元/千克)(来源:华创证券)

从可持续发展的角度来看,制氢过程中的环境友好程度决定了氢气是否可作为清洁能源。煤气化制氢和天然气重整制氢尽管成本较低,但二氧化碳排放量分别高达193kg/GJ和 69 kg/GJ,两者都不能从根本上解决能源与环境的矛盾问题。而电解水制氢尽管现阶段来看成本还不够理想,但整个生产过程是可持续和低污染的,尤其是利用弃水、弃风、弃光、弃核等可再生能源来电解水制氢,二氧化碳排放远低于煤气化制氢和天然气重整制氢,将会是以后制氢的主流技术。


制氢成本与石油天然气售价对比(元/千克)(来源:华创证券)

原标题:未来能源主角:氢能发展历程与产业链梳理
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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