瞻觀前沿

一項突破性的技術已經(jīng)開發(fā)出來，能夠以更具成本效益和環(huán)境友好的方式生產(chǎn)綠色氫氣，通過取代昂貴的貴金屬催化劑使我們更接近碳中和社會。這項綠氫生產(chǎn)技術，由UNIST能源與化學工程學院Jungki Ryu教授和韓國科學技術院材料科學與工程系Dong-Hwa Seo教授領導的聯(lián)合研究小組成功開發(fā)了一種雙功能水電解催化劑，用于高效、節(jié)能的水電解催化劑。穩(wěn)定生產(chǎn)高純度綠色氫氣。該研究發(fā)表在《先進材料》雜志上。

即使在高度腐蝕性的酸性環(huán)境中，新開發(fā)的催化劑也表現(xiàn)出卓越的耐用性。通過利用釕、硅和鎢 (RuSiW)，與傳統(tǒng)的鉑 (Pt) 或銥 (Ir) 催化劑相比，該催化劑更具成本效益。此外，它排放的溫室氣體顯著減少，使其成為一種環(huán)保的替代品。

Ryu教授表示，這種三元素催化劑的開發(fā)意義重大，因為它有潛力同時替代昂貴的鉑和銥。它有望應用于高純度綠色制氫系統(tǒng)，例如質子交換膜電解槽，因為它即使在高腐蝕性的酸性條件下也可以輕松穩(wěn)定地合成。

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。

而這項利用水電解催化劑生產(chǎn)綠色氫氣的技術，處于氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)，主要對制氫技術有較大影響。

宏觀市場觀察

——全球氫能源發(fā)展情況

加氫站是通過將不同來源的氫氣通過壓縮機增壓儲存在站內的高壓罐中，再通過加氣機為氫燃料電池汽車加注氫氣的燃氣站，是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施。

加氫站作為氫能源產(chǎn)業(yè)下游應用發(fā)展的重要基礎設施，是各國建設布局的重點。截至2020年底，全球共有553個加氫站投入運營，全年新投運107座加氫站，再次刷新紀錄。

從區(qū)域分布來看，亞洲和歐洲是全球加氫站建設最為活躍的地區(qū)。截至2020年底，亞洲的加氫站數(shù)量最多，共計275座，占全球的50%;其次是歐洲，有200座加氫站，占比36%;北美僅有75座加氫站，占比14%。

——全國氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模

我國是世界上最大的制氫國，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2019年，中國氫氣產(chǎn)量為3342萬噸，同比增長近60%。2021年，我國氫氣產(chǎn)量約3300萬噸，居全球第一，約占全球產(chǎn)量的30%。國家發(fā)展改革委高技術司副司長表示，我國氫氣產(chǎn)能約為4000萬噸/年，近年氫氣產(chǎn)量穩(wěn)定在3300萬噸左右。

在雙碳背景下，由于氫能源的清潔環(huán)保、安全高效且便于運輸，市場需求不斷增長。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟統(tǒng)計，自2010年以來中國氫氣消費量增長了30%，于2020年達到3300萬噸左右。根據(jù)《中國耦合CCUS制氫機遇》報告，中國氫能聯(lián)盟對國內市場需求的評估表明，到2030年，中國氫需求將增至3700萬噸，到2060年將增至1.3億噸，其中交通和工業(yè)領域中氫和氫基燃料的增長尤為顯著。

2019年兩會期間，氫能首次寫入我國政府工作報告。在十四五規(guī)劃期間，我國指出要在氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。2017年以來，我國布局氫能源的企業(yè)注冊量逐漸攀升，以廣東省、江蘇省、北京市為領頭。氫能產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)顯示，我國目前已建成加氫站358座，在運營加氫站245座，覆蓋28個省份，省份覆蓋率達82.35%。其中，廣東省以加氫站數(shù)量55座為首。2019年以來，我國在運營加氫站供給能力從3.614千克/天激增至18.88千克/天，供給能力大幅提升。隨著我國政策的傾斜力度逐漸加強，預計到2023年能夠實現(xiàn)供給能力25千克/天，在運營加氫站數(shù)量將達到300座。

——為實現(xiàn)3060碳目標 綠氫將快速發(fā)展

近年來，碳達峰和碳中和成為關注的熱點。為應對氣候變化，2020年我國在聯(lián)合國大會上明確提出，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。十四五規(guī)劃也將加快推動綠色低碳發(fā)展列入其中。

為了實現(xiàn)3060碳目標，開發(fā)氫能源是重中之重。其中，綠氫的發(fā)展尤為重要。國家也大力推動綠氫的發(fā)展，《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書便提到要加速發(fā)展綠氫制取、儲運和應用等氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術裝備。包括中國石化在內的一眾氫能源行業(yè)巨頭都表示要發(fā)展綠氫，推動氫能源向綠氫的轉變。未來，綠氫在國內氫能源的占比將有所提升。

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南和華中地區(qū)，并且以深圳、鄭州市為重點發(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，極大可能性在于華南、華中優(yōu)先導入，其中可重點關注廣東省深圳市福田區(qū)、河南省鄭州市管城回族區(qū)和海南省?？谑旋埲A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

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標簽： 氫氣 能源 中國 隨筆