氫是理想的二次清潔能源,燃燒沒有CO2、SO2和NOx的排放;原料來源于豐富的水;可儲存,可運輸。
全球每年氫的消費量約6500萬噸,主要來自天然氣制氫。我國每年氫的消費約1600萬噸,主要來自煤氣化(000968,股吧)制氫和煉鐵高爐煤氣,電解制氫僅約占5%。目前我國氫主要用于生產化工產品,合成氨、甲醇、烯烴等,再有用于原油加工,加氫裂化生產輕質成品油,加氫精制脫硫等雜質,目前每年消耗400萬噸氫,預計今后將會快速增長。
目前國際上氫的利用技術正在快速發(fā)展, 氫能與可再生能源組合發(fā)展需要解決好大規(guī)模電解制氫的儲存、輸送、分配和終端利用等技術問題。
國際上電解水制氫主要有三種技術:堿性水電解、質子膜電解、固體氧化膜電解。堿性水電解是成熟工業(yè)技術,制氫規(guī)模達到兆瓦級,其優(yōu)點是設備壽命長,可得到高純產品并可加壓運行。目前工業(yè)電解效率接近70%,先進堿性電解技術可達75%~85%。質子膜電解在20世紀70年代由美國GE公司開發(fā),與堿性水電解相比,其功率密度和效率更高(可高于90%),設備更緊湊,系統(tǒng)簡單,適合高壓操作,但膜的價格昂貴,需要使用鉑(Pt)和釕(Ru)作為催化劑。固體氧化膜電解是正在研發(fā)的先進技術,在高溫下電解水蒸汽制氫,可以大大降低電解池極化損失和歐姆電阻,加快電極反應動力學,減少電能消耗,1000℃下電解,電解效率接近94%。
氫可以采用高壓氫氣儲罐儲運,儲罐采用鋁合金做內膽,碳纖維纏繞制作,可承壓70兆帕。其安全性經日本汽車研究所驗證,用槍擊、火燒、沖壓、大泄露的手段可以導致氫著火,但不會發(fā)生爆炸,原因是氫在大氣中擴散遠快于汽油、天然氣。此外,氫還可采用高壓管道輸送和液氫儲運。
氫燃料電池汽車是未來汽車的發(fā)展方向。氫燃料電池小轎車100公里消耗1千克的氫,用可再生能源電解制氫,能耗僅相當于4.8升汽油。目前燃料電池汽車的價格較貴,還難以大規(guī)模推廣,戴姆勒等三個汽車制造商預計,實現連續(xù)生產、發(fā)揮規(guī)模經濟的優(yōu)勢,能夠大幅降低成本,再加上氫氣站將在未來幾年在德國建造,2017年開始推出似乎更為現實可行。
在此過渡期內,可以采用天然氣中摻入氫氣代替汽油在內燃機使用,試驗證明如摻入20%體積的氫氣,內燃機效率不變,而排放尾氣更為清潔,可以為改善城市環(huán)境做出有益的貢獻。



