内蒙古草原的风光设备化身制氢利器,北京公交尾气变为水蒸气,海上平台探索海水制氢。一场氢能能源变革正悄然推进,中国以全产业链探索,践行清洁可持续能源解决方案。
中国是全球最大氢气生产国与消费国,当前正处于能源转型关键节点,核心任务是从传统化石能源制氢转向绿色清洁制氢。
目前国内氢气供应多依赖煤炭和天然气,这类制氢方式伴随大量碳排放,被称为“灰氢”,已难以适配低碳发展需求。
电解水制氢被公认为绿氢生产的最优路径。该技术在实验室场景下操作简单,仅需电力、电极和水,但推向工业规模化应用时,面临诸多挑战。
据测算,若以现有技术满足全国氢能需求,所需电力将超全国居民一年用电总量,耗水量相当于数千万人口年用水规模。
针对这些难题,中国探索出因地制宜的解决方案。在风光资源富集的西北地区,利用原本可能浪费的“弃风弃光”电力制氢,提升绿色电力利用率。
水资源利用方面,技术突破让矿井水、工业废水乃至海水均可作为制氢水源,全球首座海洋氢氨醇一体化工厂已启动海水直接电解制氢探索,技术成熟后将大幅拓展氢能生产地理范围。
与此同时,多条技术路线并行推进。生物质制氢借助农业废弃物实现资源再利用,核能制氢、光催化分解水制氢等前沿技术也在积极研发中,多元探索旨在降低绿氢生产成本,筑牢大规模应用基础。
氢能作为能源载体,储存和运输是核心难题。氢气是自然界密度最小的气体,其储运效率直接决定整个产业链的经济性。
在常温常压下,一吨氢气体积异常庞大,这一特性成为氢能规模化应用的主要障碍,破解储运难题成为氢能产业发展的关键抓手。
当前,高压气态储运是最成熟的技术路线。通过超200个大气压的压缩技术,氢气体积被大幅压缩,储存于特制抗氢脆钢材储氢容器中。
用于车载的碳纤维缠绕储氢瓶,实现轻量化与高强度的平衡,为氢燃料电池汽车发展提供关键技术支撑,推动氢能在交通领域的落地应用。
为提升储运效率,低温液态储运和化学载体储运技术应运而生。液氢储运可进一步缩小体积,但需维持零下253摄氏度超低温环境,能耗成本较高。
更具应用前景的是化学载体储运技术,将氢气转化为氨或甲醇等液态物质,这类物质在常温常压下呈液态,储运更安全便捷,且可依托现有能源基础设施,降低推广成本。
基础设施建设领域突破显著,全长400多公里的“西氢东送”管道工程已启动,这是中国首条跨区域输氢管道。项目建成后年输氢能力可达10万吨,运输成本预计仅为公路运输的五分之一。
这类长距离输氢管道的建设,标志着氢能储运正从“点对点”运输向“网络化”输送转变,为氢能大规模跨区域调配奠定基础。
氢能的价值最终通过广泛应用得以体现,在交通和工业等多个领域,氢能正逐步融入生产生活,展现出广阔的应用前景。
交通领域中,氢燃料电池技术优势突出,加注时间仅需3至5分钟,续航里程超500公里,且低温性能优越,适配不同地域和场景需求。
目前,氢燃料电池公交车、物流车、重卡等已在多地开展示范运营,氢能列车、船舶等应用场景也在积极推进,逐步完善氢能交通应用生态。
工业领域是氢能应用的重要阵地。在钢铁行业,氢气可作为还原剂替代传统焦炭,实现冶炼过程深度脱碳,助力钢铁产业绿色转型。
在化工领域,绿氢是生产绿色甲醇、合成氨等基础化工原料的清洁路径,推动化工产业降低碳排放,契合低碳发展要求。
此外,氢能还可应用于发电调峰、分布式能源系统等领域,提升能源系统的灵活性和稳定性,优化能源资源配置效率。
尽管前景广阔,氢能规模化应用仍面临诸多挑战。当前氢燃料电池汽车购置成本较高,加氢站等基础设施网络尚不完善,限制了交通领域推广速度。
在发电与储能领域,氢能技术仍处于示范阶段,尚未实现规模化落地。从绿氢制备到终端应用的全产业链成本,仍显著高于传统化石能源,成本控制成为产业发展的重要课题。
能源转型是关乎人类未来发展的深刻变革,随着化石能源储量减少和环境压力增大,构建清洁低碳、安全高效的能源体系已成为全球共识。氢能作为连接可再生能源与终端应用的重要桥梁,在转型过程中扮演关键角色。
中国在氢能领域的全产业链布局已初见成效,从可再生能源制氢到多元化储运技术,从交通应用到工业替代,一系列技术创新和工程示范稳步推进。政策持续支持与市场逐步完善,为氢能产业发展营造了良好环境。
这场能源革命不仅是技术突破,更关乎发展理念的转变,承载着人类在追求经济增长的同时,对环境保护和资源永续利用的深刻思考。中国在氢能领域的探索实践,将为全球能源转型贡献重要智慧和方案。