能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ),在某種意義上,人類社會(huì)的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。

按照能源的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè),氫能將是重要的能源形式。從全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,氫能開發(fā)利用進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段,已在交通、發(fā)電、航天等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)氫能及燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化突破,其中燃料電池電堆成本、功率、可靠性、耐久性及環(huán)境適應(yīng)性等指標(biāo)已達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用水平。

氫氣的來源比較廣泛,主要有化石能源制氫、含氫物質(zhì)制氫、化工副產(chǎn)物氫氣回收、太陽能和風(fēng)能制氫?;茉粗茪浒簹饣茪?、天然氣重整制氫和甲醇裂解制氫,含氫物質(zhì)制氫包含水電解制氫、氨分解制氫和硼氫化鈉水解制氫,化工副產(chǎn)物氫氣回收包含燒堿、焦炭和輕油裂解等。

但由于氫是二次能源,需要利用一次能源來生產(chǎn)。以可持續(xù)的方式(原料來源豐富、無溫室氣體排放)實(shí)現(xiàn)氫的大規(guī)模生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)氫廣泛利用的前提。因此制氫技術(shù)是關(guān)鍵,而就目前技術(shù)來說,與傳統(tǒng)的化石燃料制氫工藝相比較,水電解制氫和核能制氫受到的關(guān)注比較高。

水電解制氫是將經(jīng)過提純的水注入通有直流電的電解槽中,水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),分解成氫氣和氧氣,氣體通過調(diào)節(jié)閥控制輸出,送入儲(chǔ)罐中。水電解制氫的成本在于電能,如果有較便宜的電能,將大幅降低制氫成本。水電解制氫能夠得到高純度的氫氣,將降低后續(xù)的使用成本。

核能制氫就是將核反應(yīng)堆與先進(jìn)制氫工藝耦合,進(jìn)行氫的大規(guī)模生產(chǎn)。核能制氫具有不產(chǎn)生溫室氣體、以水為原料、高效率、大規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展,核能制氫技術(shù)有望成為未來大規(guī)模制氫的重要技術(shù)選擇。

但對(duì)于核制氫工藝來說,目前還不像水電解制氫技術(shù)那么成熟,還面臨著多種制約。安全性也是制約核能制氫的一個(gè)因素,氫氣是世界上已知的密度最小的氣體,且極易燃燒,保證與核電偶聯(lián)的設(shè)備在氫運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)過程中的安全,是需要突破的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

氫能被視作未來的理想替代能源。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,可以在高碳排放的工業(yè)和電力領(lǐng)域替代煤炭、天然氣等化石燃料,特別是在交通領(lǐng)域,氫能燃料電池在替代燃料與零排放方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。但目前,這都需要我們?cè)趯?duì)其工藝過程不斷研究創(chuàng)新,相信不久的將來,我們都能用上干凈清潔的氫能。

本作品為“科普中國-科技前沿大師談”原創(chuàng),轉(zhuǎn)載時(shí)務(wù)請(qǐng)注明出處。

新能源“氫能”,你了解嗎?

圖文簡(jiǎn)介

氫能被視作未來的理想替代能源。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,可以在高碳排放的工業(yè)和電力領(lǐng)域替代煤炭、天然氣等化石燃料,特別是在交通領(lǐng)域,氫能燃料電池在替代燃料與零排放方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。