衣寶廉:迎接電解水制氫儲能高潮

2020-12-17 新華網客戶端

圖為中國工程院院士,中科院大連化物所研究員衣寶廉做視頻報告。  

    新華網北京7月24日電 24日,氫能發展戰略研討會在中國石化集團公司(下稱「中國石化」)舉辦。中國工程院院士,中科院大連化物所研究員衣寶廉在視頻連線中做了以「迎接電解水制氫儲能高潮」為主題的報告。

  在能源轉型中,氫能的利用可以實現大規模、高效可再生能源的消納;在不同行業和地區間進行能量再分配;充當能源緩衝載體提高能源系統韌性;降低交通運輸過程中的碳排放;降低工業用能領域的碳排放;代替焦炭用於冶金工業降低碳排放,降低建築採暖的碳排放。

  衣寶廉介紹,氫的製備技術路線方面,目前主要是要用綠氫,即電解水制氫和副產氫。可再生能源電解水制氫可以解決可再生能源的波動性,特別是季節性的波動性,解決棄水、棄光、棄風的問題。可以替代石油用於汽車,可以替代天然氣用於燃氣輪機發電,也可以替代焦炭用於冶金工業。

  我國工業副產氫大概有近千萬噸,每噸液氨弛放氣約為150-250標方,氫含量60%左右,每噸甲醇弛放氣量約780標方,氫氣含量70%左右,每噸氯鹼弛放氣副產氫200-300方。

  中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟(簡稱中國氫能聯盟)在2018年正式成立。中國氫能聯盟發布的白皮書預計:到2050年,氫能在中國能源體系中佔比約為10%,氫氣需求量接近6000萬噸,年經濟產值將達到12萬億元,全國的加氫站達到一萬座以上,交通運輸、工業領域將實現氫能的普及應用,燃料電池車達到520萬輛/年,固定式發電裝置每年2萬臺套,燃料電池系統產能550臺套/年。6000萬噸氫利用,可減排約7億噸二氧化碳。

  衣寶廉介紹,目前有三類電解水制氫技術,比較成功的是鹼水電解,以及質量交換膜的純水電解,高溫蒸汽電解正在研發。

  固體氧化物水電解電耗最低,PEM純水電解制氫正在進行兆瓦級工業性實驗,可再生能源的功率變化適應性比較強,所以是現在各國未來的一個主力,目前的主力是電解水與鹼水電解,但是對可再生能源變化的適應性比較低。

  鹼性水電解工業比較成熟,我國有三家電解槽供應商,在武漢和蘇州還有天津;固體氧化物水電解正在研發,主要的特點是效率比較高,但是目前還處在起步階段;質子交換膜電解水制氫,是中科院大連化物所和燃料電池所一起研究的主攻方向,其電解反應和鹼水電解基本上相同。

  PEM純水電解制氫,內阻比較小,產生的氣體比較純,可以達到99.999%,SPE電解水對輸入功率變化響應比較快,適用於智能電網,可在更寬的部分負荷範圍工作,安全性比較高;腐蝕性比較低,性能比較穩定,現在已經有5萬小時的運行數據,壽命可以達到8-10年,但仍存在不少難點。

  如何解決氫長距離輸送?衣寶廉提出,我國東北、西北和西南可再生能源比較豐富,東北和西北風能、太陽能比較豐富,西南水能非常豐富,所可以利用西南、西北、東北豐富的水電與風電、太陽能來電解水制氫,把氫輸送天然氣管網,利用天然氣管網把氫和天然氣一起運到全國各地。在用氫的地方,可以用天然氣重整來做氫,把氫進行淨化以後再用。用天然氣做氫,好處是二氧化碳不用分類、儲存和掩埋,這樣做出來每公斤氫成本,預計小於40元錢,可以和燃油進行競爭。他建議國家儘快攻克用天然氣管網輸送氫氣的問題。

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  • 電解水制氫經濟性難題怎麼解?
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  • 如何降低電解水制氫的成本?
    因此水電解制氫成本的關鍵在於耗能問題。 由此引出兩條降成本的途徑:一是降低電解過程中的能耗,二是採用低成本電力為制氫原料。 目前主流的電解水制氫技術有三種類型:包括鹼性電解水制氫、質子交換膜電解水(PEM)制氫和固態氧化物電解水(SOEC)制氫. 其中鹼性電解水制氫是最為成熟、產業化程度最廣的制氫技術,但其電解效率僅為60-75%,國外研發的PEM技術與SOEC技術均能有效提高電解效率,尤其是PEM技術已引入國內市場。
  • 科學網—讓電解水制氫變得更容易
    而電解水制氫正是將富餘電力轉化為氫能的好途徑。近期,中國科學院寧波材料技術與工程研究所所屬新能源所研究員陳亮團隊提供了一種高效的酸性析氧電催化劑,並提出了相應的機理解釋,一定程度上推動了酸性電解水制氫的研究。相關研究發表在《自然—通訊》上。
  • 電解水制氫將成主流氫源?
    【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】為了使得電解水整體設備進一步適應可再生能源制氫。可再生能源電解水制氫的成本有望大幅下降。目前電解水制氫技術主要有鹼性電解水、質子交換膜(PEM)電解水和固體氧化物電解水三類。
  • 電解水制氫產業成熟、安全可靠
    目前,氫氣製備方法主要有:熱化學法制氫(如煤制氫和天然氣重整制氫等)、工業副產氫提純制氫、水電解制氫和太陽能光催化分解水制氫等。水電解制氫技術已有一個多世紀歷史,目前有鹼性水電解制氫、質子交換膜水電解制氫和固體氧化物水電解制氫。鹼性水電解制氫最為成熟,目前應用最為廣泛。
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    原標題:澳發明高效電解水制氫技術  新華社雪梨3月20日電 (萬思琦)澳大利亞新南威爾斯大學日前發布報告稱,該大學研究人員發明了一種新型電極,可以低成本、高效率地電解水,有望用於大規模生產清潔燃料——氫氣。
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    原標題:德發明太陽能電解水制氫新工藝   科技日報柏林5月25日電 (記者顧鋼)德國柏林的赫爾姆茨太陽能燃料研究所研究人員應用特殊納米材料,日前發明了高效利用太陽能制氫新工藝。這種納米材料可以使太陽能轉化為電能的效率達到80%。   新工藝採用的是水電解原理。
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    長期的話,我們看到很多太陽能的標誌,我們主要的發展還是靠太陽能以及我們的可持續能源的風能、地熱能等等,這種能來發電,來制氫,這是短期、中期以及長期的制氫方法。   我們講電解水制氫,我們知道電解水制氫是電化學的電解水制氫,實際上包括五個大的方法。第一個就是鹼性電解水制氫。第二個是酸性電解制氫。
  • 造價是煤制氫3倍、天然氣制氫1.5倍!電解水制氫經濟性難題怎麼解?
    據中國氫能聯盟發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》預計,到2050年,氫能在中國能源體系中的佔比約為10%,氫能需求量接近6000萬噸,可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體。資料顯示,氫氣製備方法中天然氣制氫佔比最高,達48%;其次是石油氣化制氫,佔比30%;煤制氫第三,佔比18%;而被各界寄予厚望的電解水制氫卻僅佔4%。原因何在?
  • 可再生能源電解水制氫:「氫能經濟」理想路徑
    利用新能源規模化低成本電解水制氫,將是未來氫能產業發展的戰略方向。 然而,目前商用氫氣96%以上是從化石燃料中製取,伴隨制氫會排放大量CO2,這類氫氣也被稱為「黑氫」。而可再生能源電解水制氫最大的優勢是可以達到「零碳排放」,產生的氫為「綠氫」。