瞻觀前沿

瑞典科學(xué)家開發(fā)出一種創(chuàng)新方法，可提高氫能發(fā)電效率。該過程將水分離成氧氣和氫氣，消除了兩種氣體結(jié)合的危險(xiǎn)可能性。這種新方法是由斯德哥爾摩 KTH 皇家理工學(xué)院開發(fā)的，它解耦了生產(chǎn)氫氣的標(biāo)準(zhǔn)電解過??程，即通過施加電流來分解水分子。與主流系統(tǒng)相比，它分別產(chǎn)生氧氣和氫氣，而不是在同一電池中同時(shí)產(chǎn)生氧氣和氫氣，在同一個(gè)電池中它們需要通過膜屏障分開。

KTH 皇家理工學(xué)院研究人員、博士生埃斯特班·托萊多(Esteban Toledo)表示，這種分離消除了氣體混合的可能性和爆炸風(fēng)險(xiǎn)。他與瑞典皇家理工學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)教授喬伊迪普·杜塔(Joydeep Dutta)共同撰寫了今天發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的論文。它還消除了對(duì)稀土金屬的需求。兩位研究人員為該系統(tǒng)申請(qǐng)了專利，并通過 KTH Innovation 成立了Caplyzer AB 公司來擴(kuò)展該技術(shù)。

杜塔表示，氫氣法拉第效率高達(dá)99%。研究人員還報(bào)告說，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，長(zhǎng)期測(cè)試沒有明顯的電極退化，這對(duì)于商業(yè)應(yīng)用很重要。由于我們沒有混合氣體的風(fēng)險(xiǎn)，因此我們可以在更廣泛的輸入功率范圍內(nèi)運(yùn)行，與通常提供可變電力的可再生能源結(jié)合起來要容易得多。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價(jià)值觀察

從氫能源行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游來看，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上游為制氫，包含氫氣制取(主要技術(shù)方式包括煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、天然氣制氫、電解水制氫以及其他工藝制氫)、氫氣純化、氫氣液化等環(huán)節(jié)。氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的中游就是儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，主要儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)包括氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)以及有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)等，涵蓋儲(chǔ)氫裝置、氫氣運(yùn)輸?shù)?。氫能源產(chǎn)業(yè)鏈下游為加氫及氫的綜合應(yīng)用，涉及到加氫站建設(shè)及設(shè)備，以及交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。

瑞典科學(xué)家開發(fā)了一種高效制氫新方法，可將氧氣和氫氣分離消除爆炸風(fēng)險(xiǎn)，無需稀土金屬，效率高達(dá)99%。因此，從氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上看，該制氫技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)。

宏觀市場(chǎng)觀察

——全球能源轉(zhuǎn)型推動(dòng)氫氣產(chǎn)量增長(zhǎng)

近年來，全球各國(guó)家地區(qū)紛紛將氫能源視為未來新能源的戰(zhàn)略發(fā)展方向，氫能產(chǎn)業(yè)得到了前所未有的增長(zhǎng)。根據(jù)IEA披露的數(shù)據(jù)，2021年全球氫氣總產(chǎn)量(含合成氣)約9400萬噸，同比增長(zhǎng)5.5%，占全球終端能源比重約2.5%，其中每年純氫制備產(chǎn)量約為7000萬噸。2022年全球氫氣總產(chǎn)量約為9813萬噸。伴隨世界各國(guó)減排承諾方案的推進(jìn)，預(yù)計(jì)2030年前全球氫氣產(chǎn)量將會(huì)快速增長(zhǎng)，到2030年有望突破15000萬噸。

全球能源格局正在發(fā)生顯著變化，全世界都在努力應(yīng)對(duì)氣候變化，并通過向更清潔、更可持續(xù)的能源過渡來加強(qiáng)能源安全。在這樣的背景下，近年來，全球各國(guó)家地區(qū)紛紛將氫能源視為未來新能源的戰(zhàn)略發(fā)展方向，氫能產(chǎn)業(yè)得到了前所未有的增長(zhǎng)。

根據(jù)IEA披露的數(shù)據(jù)，全球氫氣總產(chǎn)量除2020年因疫情爆發(fā)和經(jīng)濟(jì)放緩而小幅下降外，始終保持增長(zhǎng)。2022年，全球氫氣總產(chǎn)量達(dá)到約9500萬噸，同比上漲約3%。

——可再生能源制氫占比仍很低

目前，可再生能源制氫的核心技術(shù)為可再生能源電解水制氫，生物質(zhì)制氫和光催化制氫正在研究階段，暫不具備工業(yè)化應(yīng)用水平。根據(jù)IEA數(shù)據(jù)，2022年，電解水制氫約占?xì)錃猱a(chǎn)量的0.1%。并且電解水制氫中除了可再生能源制氫外還包含較大一部分非可再生能源的電解水制氫?？梢?，尚處于導(dǎo)入階段的可再生能源制氫行業(yè)規(guī)模目前來說是極小的，可更多的關(guān)注項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)展及投資規(guī)模，發(fā)掘市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)潛力及市場(chǎng)空間。

注：內(nèi)圈為2020年數(shù)據(jù)，中圈為2021年數(shù)據(jù)，外圈為2022年數(shù)據(jù)。

限制可再生能源制氫行業(yè)規(guī)模擴(kuò)大的主要原因是可再生能源制氫成本高昂，相較于化石能源制氫而言，可再生能源制氫的生產(chǎn)成本高出數(shù)倍。根據(jù)IEA披露的數(shù)據(jù)據(jù)2022年可再生能源電解水制氫成本在4.0-9.0美元/kg之間。

——全國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模

2021年，我國(guó)制氫產(chǎn)量3300萬噸。根據(jù)國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)，作為全球最大氫氣生產(chǎn)國(guó)，2022年中國(guó)氫氣產(chǎn)量3781萬噸，制氫產(chǎn)量大。

根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟披露的數(shù)據(jù)，2022年，我國(guó)氫氣產(chǎn)量為3533萬噸。根據(jù)對(duì)氫能進(jìn)出口的分析可知，當(dāng)前由于氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)限制，我國(guó)氫氣進(jìn)出口規(guī)模很小，2022年，我國(guó)氫氣進(jìn)口量為6千克，出口量為6135千克。由此可得，我國(guó)氫氣表觀消費(fèi)量和氫氣產(chǎn)量基本保持一致，2018-2022年，我國(guó)氫氣表觀消費(fèi)量整體呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2022年，我國(guó)氫氣表觀消費(fèi)量約為3527萬噸。

從我國(guó)可再生能源制氫行業(yè)需求特征來看，2022年，合成氨和合成甲醇是我國(guó)氫氣的主要消費(fèi)領(lǐng)域，占比分別約為31%和26%。

——可再生能源制氫成本呈下降趨勢(shì)

根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟披露的信息，2018-2023年，我國(guó)可再生能源制氫成本持續(xù)走低，2023年9月，我國(guó)可再生氫價(jià)指數(shù)為18.95元/kg。但對(duì)比來看，可再生能源制氫成本還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于綜合制氫成本及清潔氫制氫成本。

——行業(yè)發(fā)展前景

2022年，我國(guó)已投產(chǎn)可再生能源制氫項(xiàng)目產(chǎn)能達(dá)到6.5萬噸/年，同比上漲65%。2023年1-11月，我國(guó)已投產(chǎn)可再生能源制氫項(xiàng)目產(chǎn)能達(dá)到7.14萬噸/年。結(jié)合現(xiàn)有的項(xiàng)目及政策支持力度，保守估計(jì)，2024到2029年，中國(guó)可再生能源制氫產(chǎn)能至少能保持65%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率，到2029年，中國(guó)可再生能源制氫產(chǎn)能有望突破百萬噸，可再生能源制氫將成為未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大受益者。

中國(guó)氫能源技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與氫能源關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華中和華北地區(qū)，并且以河南、北京為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，未來布局氫能源技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華中和華北優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點(diǎn)關(guān)注河南省鄭州市金水區(qū)、北京市海淀區(qū)、朝陽(yáng)區(qū)、大興區(qū)所處氫能源的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對(duì)于氫能源的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場(chǎng)的潛力空間。

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標(biāo)簽： 氫氣 制氫 可再生能源 隨筆