瞻觀前沿

英國諾丁漢大學化學學院和工程學院的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，金屬加工的副產(chǎn)品——金屬屑的表面具有納米級的微小臺階和凹槽紋理。這些結構可錨定鉑或鈷的原子，從而形成一種新型水電解制氫催化劑。該研究發(fā)表在英國皇家化學學會《材料化學雜志A》上。

水電解是最有前途的綠色制氫途徑之一，但其制備過程中需要鉑等稀有且昂貴的元素來做催化劑。隨著全球貴金屬供應緊張和價格不斷上漲，人們迫切需要找到替代傳統(tǒng)電催化劑的新方法。此次，研究人員利用磁控濺射在金屬切屑表面產(chǎn)生鉑原子雨。然后，這些鉑原子聚集成納米顆粒，緊密貼合在切屑納米級凹槽上，與最先進的商業(yè)催化劑相比，新方法的鉑負載量較低。通過將28微克的貴金屬撒在1平方厘米的切屑上，研究人員創(chuàng)建了一個實驗室規(guī)模的電解槽。其運行效率為100%，每分鐘僅用一塊切屑即可產(chǎn)生0.5升氫氣。

研究人員表示，由切屑制成的電催化劑有可能對經(jīng)濟產(chǎn)生巨大影響。新技術解決了兩大問題。首先，它能使用盡可能少的貴金屬來生產(chǎn)綠氫;其次，它可在一個過程中對航空航天工業(yè)中的金屬廢料進行升級改造。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術價值觀察

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)鏈的中游就是儲存環(huán)節(jié)，主要儲運技術包括氣態(tài)儲運、液態(tài)儲運、固態(tài)儲運以及有機液態(tài)儲運等，涵蓋儲氫裝置、氫氣運輸?shù)?。氫能源產(chǎn)業(yè)鏈下游為加氫及氫的綜合應用，涉及到加氫站建設及設備，以及交通、工業(yè)、建筑等領域的應用。

研究員利用廢金屬屑轉化為高效水電解制氫催化劑來制取氫氣。因此，從氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上看，該制氫技術處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游制氫環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——氫氣制取情況

根據(jù)制取方式和碳排放量的不同，氫氣主要分為灰氫、藍氫和綠氫。

灰氫指的是通過化石燃料(石油、天然氣和煤)燃燒產(chǎn)生的氫氣，在制取過程中碳排放強度相對較大。目前，市面上絕大多數(shù)的氫氣是灰氫。截至2023年6月，我國氫氣產(chǎn)能約4952萬噸，其中化石能源制氫(包含煤制氫、天然氣制氫和甲醇制氫)仍是我國主流的制氫方式，占我國氫能總產(chǎn)能的78%。

——全球能源轉型推動氫氣產(chǎn)量增長

近年來，全球各國家地區(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。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。伴隨世界各國減排承諾方案的推進，預計2030年前全球氫氣產(chǎn)量將會快速增長，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，全世界都在努力應對氣候變化，并通過向更清潔、更可持續(xù)的能源過渡來加強能源安全。在這樣的背景下，近年來，全球各國家地區(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。

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)濟放緩而小幅下降外，始終保持增長。2022年，全球氫氣總產(chǎn)量達到約9500萬噸，同比上漲約3%。

——政策推動可再生能源制氫裝機容量快速上漲

截至2022年底，全球共有32個政府制定了氫戰(zhàn)略，制氫技術的部署目標正在不斷增長，特別是電解產(chǎn)能，國家目標總計達到160-210GW，到2030年，占NZE情景中已安裝電解產(chǎn)能的30-40%。

在這樣的政策大背景下，近年來全球電解水制氫裝機容量快速上漲，2022年，全球電解水制氫裝機容量達到近700MW，同比上漲22.9%。

從不同電解水制氫技術裝機容量占比情況來看，ALK電解制氫領先，占比近60%，其次是PEM電解制氫，占比超30%，SOEC電解制氫和AEM電解制氫占比仍很低。

——中國氫氣產(chǎn)能、產(chǎn)量情況

中國氫能聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2021年我國氫氣產(chǎn)能已超過4000萬噸。根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺不完全統(tǒng)計，截至2022年6月，中國氫氣產(chǎn)能超過4300萬噸。

中國是產(chǎn)氫大國，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2019年，中國氫氣產(chǎn)量超過3300萬噸，同比2018年增長60%。2021年，我國氫氣產(chǎn)量超過3400萬噸，位居全球第一。

——中國氫氣消費情況

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟披露的數(shù)據(jù)，2022年，我國氫氣產(chǎn)量為3533萬噸。根據(jù)對氫能進出口的分析可知，當前由于氫氣儲運技術限制，我國氫氣進出口規(guī)模很小，2022年，我國氫氣進口量為6千克，出口量為6135千克。由此可得，我國氫氣表觀消費量和氫氣產(chǎn)量基本保持一致，2018-2022年，我國氫氣表觀消費量整體呈增長態(tài)勢，2022年，我國氫氣表觀消費量約為3527萬噸。

注：中國氫氣表觀消費量由氫氣進出口數(shù)據(jù)及產(chǎn)量數(shù)據(jù)測算得出。

從我國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氫氣的主要消費領域，占比分別約為31%和26%。

——預計2050年氫能產(chǎn)值達12萬億元

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟資料，預計到2050年，中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模有望達到12萬億元，將成為引領經(jīng)濟發(fā)展的新增長極。

中國氫能源技術賽道熱力圖

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

經(jīng)濟學人APP資訊組

看完覺得寫得好的，不防打賞一元，以支持藍海情報網(wǎng)揭秘更多好的項目。

標簽： 氫氣 制氫 萬噸 隨筆