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氢能发展历程与氢燃料电池产业链梳理

北极星储能网  来源:全球技术地图  作者:张欢欢  2018/8/6 9:57:00  我要投稿  

北极星储能网讯: 为什么世界科学家对氢能如此重视?氢燃料电池汽车真的会替代电动电池车吗?“终极能源”之称是媒体炒作的噱头还是确会如此?

“21世纪初叶人类正面临的两大危机:一是人为因素导致的气候变化是真实存在的,至21世纪末,气温的升高将会呈现一个相当大的幅度,并将会给人类、动物、植物以及人类文化遗产带来灾难性的后果。二是传统化石能源或核能源燃料被少数几个国家寡头垄断的情况正不断加剧,这不利于大多数国家利用能源。解决上述问题的方案不少,但是氢能为最优方案,它将为人类提供足够的清洁能源。”

——摘自国际氢能科学家于2006年11月13日联名向八国集团领导人以及联合国相关部门负责人提交的《百年备忘录》

为什么世界科学家对氢能如此重视?氢燃料电池车真的会替代电动电池车吗?“终极能源”之称是媒体炒作的噱头还是确会如此?

对此,国际技术经济研究所将推出氢能专题系列,从氢能产业链、氢燃料电池与电动电池的对比、主要国家氢能发展现状这三个维度对氢能源发展做详细梳理。

作为专题系列的第一篇,本文将首先从能源发展史和能源全生命周期的角度,探讨氢能被誉为“终极能源”的原因。接下来,本文会系统性地介绍氢能利用的发展历程,以及当前氢能产业链的情况。

一、何为氢能?

氢(H),在元素周期表中位于第一位,广泛存在于自然界。氢能是指氢和氧进行化学反应所释放出的化学能,是一种清洁的二次能源,具有来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再生、可电可燃、零污染、零碳排等优点,被誉为21世纪控制地球温升、解决能源危机的“终极能源”。

二、氢能:未来能源的主角

在《百年备忘录》里,世界科学家认为氢能是控制地球温升、解决能源危机的最优方案,不仅仅因为氢能的用途广泛,可涉及到传统能源的方方面面,也源于氢能本身所具有的非常优秀的储能属性。此外,无论是从能源发展历史的角度还是氢能生命周期的角度去分析,氢能源都将会是未来能源的主角。

1能源发展史:减碳增氢

人类能源的发展史也是一部生产力发展史。从不发达社会使用收集的牲畜粪干、秸秆茅草,到今天使用的石油、煤炭、天然气能源,人类社会的发展是随着能源的进步而进步的。我们对能源发展史进行仔细研究可以发现一些规律:(1)从不同时期主要能源的形态变化来看,煤炭等是固体,石油为液体,而天然气为气体,能源更替的历史是从固体到液体到气体的过程,而氢气就是跟天然气一样的气体。


能源更替史

(2)从不同时期主要能源的碳氢比例变化来看,煤炭、柴薪碳氢比为1:1,石油碳氢比为1:2,天然气碳氢比为1:4,碳氢比越来越高,能源的转化历史就是减碳增氢的过程,而氢气的碳氢比是正无穷。

 


燃料中的碳氢比

2氢能生命周期:与电一样的能源载体

从氢能生命周期的角度来看,只要有水,有太阳能、光能、核能、电能等一次能源或者二次能源,就可以制成氢气。氢气的用途非常广泛,无论是发电、发热还是用作交通燃料,最后氢气又会与氧化物反应生成水。氢就像个能源载体,跟电一样的能源载体,将地球上的能量源源不断地应用到人类生活的方方面面。另外,只要制氢的能量来源是可再生能源,那么整个氢能的生命周期也将是清洁环保可持续的。可以预测,我们将来社会主要的能源供应将会是电和氢。


氢能的生命周期

从氢能的生命周期也可以看出氢能源的特点:(1)来源广,不受地域限制;(2)可储存,适应中大规模的储能;(3)可再生能源桥梁,可以将其变成稳定能源;(4)零污染, 零碳,是控制地球温升的主要能源;(5)氢是全能的能源:可发电、可发热,也可用作交通燃料。

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