瞻觀前沿

韓國能源研究所(KIER)氫研究部的Jung Unho博士的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了韓國首個(gè)清潔制氫技術(shù)。該技術(shù)基于氨分解，不使用化石燃料。該團(tuán)隊(duì)的突破可能為更可持續(xù)、更環(huán)保的能源鋪平道路。這樣可以生產(chǎn)符合氫動力汽車國際標(biāo)準(zhǔn)的高純度氫氣，而不會產(chǎn)生使用化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳排放。

氨僅由氫和氮組成，因此分離氫時(shí)不會排放碳。分解過程需要提供600℃以上的熱能，目前使用化石燃料，會排放二氧化碳。因此，要生產(chǎn)清潔的氫氣，即使在分解氨的過程中，也必須使用無碳能源。通過利用分解反應(yīng)中剩余的少量氫氣和氨，研究人員能夠在不使用化石燃料的情況下生產(chǎn)氫氣。它被認(rèn)為是解決氫存儲和運(yùn)輸挑戰(zhàn)的最實(shí)用的解決方案。

使用開發(fā)的系統(tǒng)，每小時(shí)可生產(chǎn)5Nm 3 (約0.45kg)的純度超過99.97%的氫氣，可供應(yīng)氫電動汽車的燃料電池。另外，產(chǎn)生的氫氣的雜質(zhì)濃度為氮小于300ppm，氨為小于0.1ppm。它符合氫燃料電動汽車國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 14687。該研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)重要的里程碑，展示了一種用于建筑物的 1kW 燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用從氨中提取的氫氣發(fā)電，且不排放二氧化碳。

此次演示是與斗山燃料電池動力事業(yè)部(業(yè)務(wù)部門)合作進(jìn)行的，具有重要意義，因?yàn)樗朔硕趸寂欧艈栴}，而二氧化碳排放問題一直被認(rèn)為是基于天然氣 (LNG) 的燃料電池系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)。它顯示了使用清潔氫燃料電池發(fā)電的潛力首席研究員 Jung Unho 博士表示，這項(xiàng)新開發(fā)的技術(shù)具有重要意義，因?yàn)樗梢岳冒边M(jìn)行無碳制氫，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。

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)鏈的中游就是儲存環(huán)節(jié)，主要儲運(yùn)技術(shù)包括氣態(tài)儲運(yùn)、液態(tài)儲運(yùn)、固態(tài)儲運(yùn)以及有機(jī)液態(tài)儲運(yùn)等，涵蓋儲氫裝置、氫氣運(yùn)輸?shù)取淠茉串a(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。

韓國研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了韓國首個(gè)清潔制氫技術(shù)，該技術(shù)基于氨分解，不使用化石燃料，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳零排放。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)。

宏觀市場觀察

——常見制氫技術(shù)路徑分類

目前氫氣主要有三種主流制取路徑：1)以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫;2)以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫;3)電解水制氫。此外還有其他制氫方式包括生物質(zhì)制氫、太陽能光催化分解水制氫、核能制氫等。

——未來可再生能源制氫有望成為主流

國內(nèi)氫能供應(yīng)體系發(fā)展路徑以實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)高效便捷的氫能供應(yīng)體系為目標(biāo)，未來將在氫的制儲運(yùn)加各環(huán)節(jié)上逐漸突破。從長遠(yuǎn)看，隨著用氫需求的擴(kuò)大，結(jié)合可再生能源的分布式制氫加氫一體站、經(jīng)濟(jì)高效的集中式制氫、液氫等多種儲運(yùn)路徑并行的方案將會是主要的發(fā)展方向。

——可再生能源制氫方式對比：當(dāng)前ALK電解制氫是主流技術(shù)

可再生能源制氫主要包括電解水制氫、太陽能直接制氫和生物質(zhì)提純制氫三種方式，其中電解水制氫又包括堿性(ALK)電解、質(zhì)子交換膜(PEM)電解、高溫固體氧化物(SOEC)電解、陰離子交換膜(AEM)電解四種技術(shù)類型。

當(dāng)前太陽能直接制氫和生物質(zhì)提純制氫仍處于研究和示范階段，只有電解水制氫實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用，但各技術(shù)類型發(fā)展成熟度不一，ALK電解已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，PEM電解處于小規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段，SOEC電解和AEM電解還未進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。

從供應(yīng)端來看，2022年我國電解水制氫設(shè)備出貨量達(dá)到800MW，其中ALK電解制氫設(shè)備出貨量占比達(dá)97%。

從需求端來看，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟披露的信息，截至2023年11月，我國建成運(yùn)營可再生能源制氫項(xiàng)目裝機(jī)總規(guī)模超598MW，其中ALK電解占比近95%。

——中國氫氣供給結(jié)構(gòu)預(yù)測

從氫氣供給結(jié)構(gòu)趨勢來看，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟資料，預(yù)計(jì)在2030年，煤制氫配合CCS技術(shù)，可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體，可再生能源電解制氫產(chǎn)量占比超過10%;到2050年，中國能源結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)化石能源為主轉(zhuǎn)向以可再生能源為主的多元格局，可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體，煤制氫配合CCs技術(shù)、生物制氫和太陽能光催化分解水制氫等技術(shù)成為有效補(bǔ)充，全國可再生能源電解氫供給量占比增長至70%左右。

 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(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(biāo)簽： 制氫 氫氣 電解 隨筆