8月22日，中國(guó)證券報(bào)記者在2023全球綠氫產(chǎn)業(yè)大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)看到，整個(gè)會(huì)場(chǎng)座無(wú)虛席，來(lái)自產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的行業(yè)大咖齊聚一堂。
通過各位嘉賓的演講總結(jié)，記者深刻感受到，以煤制氫以及天然氣制氫為主的氫氣制備方式正在發(fā)生變革，即利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電，再電解水制氫的“綠氫”占比有望逐步提升。
從制氫技術(shù)路徑上看，我國(guó)堿性電解水制氫技術(shù)（ALK）和產(chǎn)品發(fā)展成熟，特別是在成本上擁有優(yōu)勢(shì)，而跨國(guó)企業(yè)在質(zhì)子交換膜制氫技術(shù)（PEM）路線上領(lǐng)先。兩種技術(shù)如何選擇，抑或合流發(fā)展？對(duì)此，華北電力大學(xué)氫能技術(shù)創(chuàng)新中心主任劉建國(guó)認(rèn)為，現(xiàn)階段我國(guó)以ALK技術(shù)為主流，但基于響應(yīng)速度快，可調(diào)范圍廣等優(yōu)勢(shì)日漸明顯，PEM制氫技術(shù)未來(lái)將大有可為。
2050年綠氫滲透率將達(dá)70%
按照生產(chǎn)來(lái)源，世界能源理事會(huì)將氫氣分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫三類。
灰氫指由天然氣、煤等化石燃料生產(chǎn)的氫氣，制取過程成本最低，但碳排放量高，在化工行業(yè)應(yīng)用普遍；藍(lán)氫是灰氫的“升級(jí)版”，在氫氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)配合碳捕捉和封存技術(shù)，能夠減少大量碳排放，成本相應(yīng)更高；綠氫則是利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電，再電解水生產(chǎn)氫氣，成本最高。
事實(shí)上，氫是一種真正的清潔能源，其燃燒產(chǎn)物是水，尤為重要的是不會(huì)產(chǎn)生任何污染物。
中國(guó)氫能聯(lián)盟理事長(zhǎng)劉國(guó)躍此前撰文表示，綠氫在碳減排方面優(yōu)勢(shì)顯著，是推動(dòng)交通、化工、鋼鐵等碳減排難度較大行業(yè)脫碳的重要解決方案。
“截至2022年，我國(guó)氫氣產(chǎn)量約3300萬(wàn)噸，綠氫滲透率尚處于較低水平，但未來(lái)存在較大提升空間。”中集安瑞科戰(zhàn)略營(yíng)銷部副總監(jiān)季浩華在會(huì)上表示，根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，到2030年我國(guó)綠氫占比將達(dá)到15%，2050年將大幅提升至70%。
光大證券研報(bào)顯示，2020年，我國(guó)綠氫滲透率約2%。目前，我國(guó)氫氣主要來(lái)源是煤制氫和天然氣制氫，其中前者占比超過六成。
“與此同時(shí)，2050年我國(guó)氫氣總需求量有望接近6000萬(wàn)噸，在中國(guó)終端能源體系中的比重至少達(dá)到10%。”季浩華進(jìn)一步表示，這意味著可減排7億噸二氧化碳，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約12萬(wàn)億元。
中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司首席專家榮俊峰表示，可再生能源制氫是實(shí)現(xiàn)工業(yè)碳中和的重要途徑，未來(lái)將具有比化石能源制氫更好的經(jīng)濟(jì)性。
PEM尚處于商業(yè)化早期
“發(fā)展大規(guī)模、高效率、低成本、負(fù)荷可調(diào)范圍廣的電解水制氫技術(shù)是當(dāng)下綠氫制備技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。”劉建國(guó)在會(huì)上表示，根據(jù)從材料、性能、效率和成本四個(gè)維度考量，ALK和PEM都有各自的優(yōu)勢(shì)和局限。
“雖然ALK技術(shù)成熟，成本較低，落地項(xiàng)目較多，但對(duì)電力波動(dòng)的適應(yīng)性較差，且運(yùn)維成本高，限制了與可再生能源發(fā)電耦合發(fā)展的空間。”在劉建國(guó)看來(lái)，特別是在如車規(guī)級(jí)氫能等特定場(chǎng)景中，PEM技術(shù)的響應(yīng)速度更快，可調(diào)節(jié)范圍更廣，可適應(yīng)波動(dòng)電源輸入，未來(lái)大有可為。
不過，相較于ALK，PEM尚處于商業(yè)化早期，且現(xiàn)階段也面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)。“首先是貴金屬用量偏高，其次是壽命不太理想。”劉建國(guó)認(rèn)為，減小析氧反應(yīng)過電位及降低銥貴金屬用量是實(shí)現(xiàn)PEM制氫技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵突破口。
“目前，全球銥金屬年開采量?jī)H有5噸至10噸，且高度集中于南非。”劉建國(guó)表示，鉑族金屬、重稀土的供應(yīng)，將會(huì)是零碳、低碳?xì)淠茉窗l(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素。
會(huì)上，劉建國(guó)也提到了“ALK+PEM”混合制氫研究這一課題。他認(rèn)為，兩種技術(shù)路線的融合，有望在兼顧成本的基礎(chǔ)上，獲得更好的波動(dòng)適應(yīng)性，并且實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)場(chǎng)景下電網(wǎng)配置和控制難度的降低。