瞻觀前沿

近日，發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究稱，日本理化學(xué)研究所可持續(xù)資源科學(xué)中心的研究人員在不改變氫氣產(chǎn)生速度的情況下，將反應(yīng)所需的銥減少了95%。這一突破或有助提高生產(chǎn)綠氫的能力。

生產(chǎn)綠氫需要一種極其稀有的金屬——銥，但銥資源稀缺是個大問題。研究團隊試圖繞過這一瓶頸。他們希望找到能長時間高速率生產(chǎn)綠氫的方法。此次他們成功地使用一種錳氧化物作為催化劑，將綠氫生產(chǎn)穩(wěn)定在相對較高的水平。

該研究是通過將錳和銥相結(jié)合來實現(xiàn)的。研究人員將單個銥原子散布在氧化錳上，避免它們彼此接觸。此時質(zhì)子交換膜電解槽中的氫氣生成速度與單獨使用銥時相同，但銥的用量減少了95%。

研究發(fā)現(xiàn)，使用新催化劑，可以82%的效率連續(xù)生產(chǎn)超過3000小時的氫氣而不會出現(xiàn)性能下降。氧化錳和銥之間的相互作用是成功的關(guān)鍵，因為這種相互作用導(dǎo)致銥處于罕見的、高活性的+6氧化態(tài)。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)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(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)鏈的中游就是儲存環(huán)節(jié)，主要儲運技術(shù)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(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。

研究人員開發(fā)了一種制氫新方法，使用錳氧化物作為催化劑，將金屬銥的用量減少了95%。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)鏈的上游制氫環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——綠氫制氫過程完全沒有碳排放

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。

——可再生氫產(chǎn)量仍很低

當前中國氫氣產(chǎn)能仍以化石能源制氫為主，但氫源結(jié)構(gòu)向可再生氫傾斜，可再生能源制氫項目取得顯著突破。

從產(chǎn)能來看，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的信息，截止2023年11月，我國可再生能源制氫項目中，建成運行項目產(chǎn)能達7.14萬噸/年，在建項目產(chǎn)能超80萬噸/年，規(guī)劃項目產(chǎn)能超640萬噸/年，合計產(chǎn)能超720萬噸/年。隨著各階段項目的推進，未來幾年我國可再生能源制氫產(chǎn)能將快速擴張。

注：以上統(tǒng)計日期截至2023年11月底。

從產(chǎn)量來看，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟披露的信息，2022年中國可再生能源電解水制氫產(chǎn)量約10萬噸，占我國氫氣總產(chǎn)量的0.28%。

——可再生能源制氫需求情況

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(shù)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(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

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

——綠氫技術(shù)發(fā)展趨勢

綠氫作為一種清潔、高效的能源，被視為未來能源體系的重要組成部分，對于推動能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。中國的綠氫技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，隨著成本的降低、技術(shù)的進步、政策的支持以及市場的擴大，綠氫將在未來能源體系中發(fā)揮越來越重要的作用。

中國氫能源技術(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，其中可重點關(guān)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(guān)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。

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標簽： 氫氣 制氫 能源 隨筆