中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:可再生能源制氫可成為大規(guī)模儲(chǔ)能的重要途徑,氫能與可再生能源組合發(fā)展是實(shí)現(xiàn)未來(lái)能源向綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要方向。
氫是理想的二次清潔能源,燃燒沒(méi)有CO2、SO2和NOx的排放;原料來(lái)源于豐富的水;可儲(chǔ)存,可運(yùn)輸。
全球每年氫的消費(fèi)量約6500萬(wàn)噸,主要來(lái)自天然氣制氫。我國(guó)每年氫的消費(fèi)約1600萬(wàn)噸,主要來(lái)自煤氣化(000968,股吧)制氫和煉鐵高爐煤氣,電解制氫僅約占5%。目前我國(guó)氫主要用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品,合成氨、甲醇、烯烴等,再有用于原油加工,加氫裂化生產(chǎn)輕質(zhì)成品油,加氫精制脫硫等雜質(zhì),目前每年消耗400萬(wàn)噸氫,預(yù)計(jì)今后將會(huì)快速增長(zhǎng)。
目前國(guó)際上氫的利用技術(shù)正在快速發(fā)展, 氫能與可再生能源組合發(fā)展需要解決好大規(guī)模電解制氫的儲(chǔ)存、輸送、分配和終端利用等技術(shù)問(wèn)題。
國(guó)際上電解水制氫主要有三種技術(shù):堿性水電解、質(zhì)子膜電解、固體氧化膜電解。堿性水電解是成熟工業(yè)技術(shù),制氫規(guī)模達(dá)到兆瓦級(jí),其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備壽命長(zhǎng),可得到高純產(chǎn)品并可加壓運(yùn)行。目前工業(yè)電解效率接近70%,先進(jìn)堿性電解技術(shù)可達(dá)75%~85%。質(zhì)子膜電解在20世紀(jì)70年代由美國(guó)GE公司開(kāi)發(fā),與堿性水電解相比,其功率密度和效率更高(可高于90%),設(shè)備更緊湊,系統(tǒng)簡(jiǎn)單,適合高壓操作,但膜的價(jià)格昂貴,需要使用鉑(Pt)和釕(Ru)作為催化劑。固體氧化膜電解是正在研發(fā)的先進(jìn)技術(shù),在高溫下電解水蒸汽制氫,可以大大降低電解池極化損失和歐姆電阻,加快電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué),減少電能消耗,1000℃下電解,電解效率接近94%。
氫可以采用高壓氫氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)運(yùn),儲(chǔ)罐采用鋁合金做內(nèi)膽,碳纖維纏繞制作,可承壓70兆帕。其安全性經(jīng)日本汽車(chē)研究所驗(yàn)證,用槍擊、火燒、沖壓、大泄露的手段可以導(dǎo)致氫著火,但不會(huì)發(fā)生爆炸,原因是氫在大氣中擴(kuò)散遠(yuǎn)快于汽油、天然氣。此外,氫還可采用高壓管道輸送和液氫儲(chǔ)運(yùn)。
氫燃料電池汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向。氫燃料電池小轎車(chē)100公里消耗1千克的氫,用可再生能源電解制氫,能耗僅相當(dāng)于4.8升汽油。目前燃料電池汽車(chē)的價(jià)格較貴,還難以大規(guī)模推廣,戴姆勒等三個(gè)汽車(chē)制造商預(yù)計(jì),實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)、發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì),能夠大幅降低成本,再加上氫氣站將在未來(lái)幾年在德國(guó)建造,2017年開(kāi)始推出似乎更為現(xiàn)實(shí)可行。
在此過(guò)渡期內(nèi),可以采用天然氣中摻入氫氣代替汽油在內(nèi)燃機(jī)使用,試驗(yàn)證明如摻入20%體積的氫氣,內(nèi)燃機(jī)效率不變,而排放尾氣更為清潔,可以為改善城市環(huán)境做出有益的貢獻(xiàn)。