氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的案例
劉名瑞 等：基于物理吸附儲(chǔ)氫材料的研究進(jìn)展
物理吸附儲(chǔ)氫技術(shù)雖然具有明顯的技術(shù)瓶頸，但與其他儲(chǔ)氫技術(shù)結(jié)合形成復(fù)合儲(chǔ)氫體系，仍然具有很好的協(xié)同效應(yīng)，幫助提高儲(chǔ)氫效率、改善吸放氫動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性能，是儲(chǔ)氫領(lǐng)域必要的技術(shù)分支。
關(guān)鍵詞 儲(chǔ)氫；物理吸附；碳基材料；有機(jī)骨架；水合物
作為替代石油、煤炭等化石能源的主要清潔能源之一，氫能技術(shù)的發(fā)展迎來(lái)了很大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。氫儲(chǔ)運(yùn)是氫能源大規(guī)模應(yīng)用的前提，尤其作為移動(dòng)應(yīng)用端的清潔能源汽車(chē)，目前主要采用的是高壓氣態(tài)存儲(chǔ)，面臨的主要問(wèn)題是質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度低和存在安全風(fēng)險(xiǎn)等。因此，氫氣的商業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展仍需要解決氫氣儲(chǔ)運(yùn)的高密度、高安全性技術(shù)瓶頸。現(xiàn)有氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫，其中固態(tài)儲(chǔ)氫的材料又可以根據(jù)氫氣與材料的鍵合能力及化學(xué)鍵類(lèi)型分為3類(lèi)：①物理吸附材料，氫氣通過(guò)物理吸附的方式以分子形態(tài)儲(chǔ)存在材料中，吸附能力一般較弱；②化學(xué)吸附材料，氫氣在材料表面解離后，通過(guò)共價(jià)鍵、金屬鍵、配位鍵等方式與材料元素形成新的化合物，結(jié)合牢固，放氫難；③復(fù)合儲(chǔ)氫材料，將物理吸附材料與化學(xué)吸附材料結(jié)合形成復(fù)合體系，通常利用納米化、添加催化劑等方式可以進(jìn)一步提升儲(chǔ)氫性能。可見(jiàn)，物理吸附儲(chǔ)氫技術(shù)是氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)中一個(gè)重要的分支，通過(guò)研究物理吸附儲(chǔ)氫體系的種類(lèi)、技術(shù)特點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)可以為未來(lái)氫氣儲(chǔ)運(yùn)的多元化提供技術(shù)路線(xiàn)，也為氫氣向商用、民用領(lǐng)域發(fā)展提供解決思路。
1 碳基材料物理吸附儲(chǔ)氫
碳基儲(chǔ)氫材料主要包括活性炭、石墨烯、碳納米管、介孔碳和碳?xì)饽z等。
展開(kāi) 油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展前景
隨著科技不斷發(fā)展，智能化清管、管道內(nèi)檢測(cè)等操作水平不斷提升，我國(guó)在油氣運(yùn)輸管道消磁技術(shù)上較為成熟的方法為雙電焊發(fā)電機(jī)與單電焊發(fā)電機(jī)，這兩種方法可將管道剩磁進(jìn)行有效降低，保障焊接操作合理進(jìn)行，在油氣輸運(yùn)技術(shù)方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值，管道消磁技術(shù)在我國(guó)被廣泛應(yīng)用，為油氣輸運(yùn)穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供保障。
3.4、化學(xué)添加劑
化學(xué)添加劑的使用是油氣儲(chǔ)運(yùn)的一種必然發(fā)展趨勢(shì)，承載著油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展。其中最有代表性的就是添凝劑的使用，主要作用就是針對(duì)含蠟原油中的低溫流動(dòng)性做一些改變，讓含蠟原油在低溫狀態(tài)下，也可被很好的應(yīng)用，從而保障了油氣儲(chǔ)運(yùn)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。但是，新型的化學(xué)添加劑在一定程度上存在一些弊端，降凝劑根據(jù)專(zhuān)家研究其使用效果并不是很理想，專(zhuān)家們不斷實(shí)驗(yàn)，研究出一種新型流動(dòng)改性劑，又被稱(chēng)為復(fù)合納米材料，這種材料在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，其相較于含蠟原油在穩(wěn)定性、流動(dòng)性及安全性等方面更佳。各種化學(xué)添加劑不斷被研究和發(fā)展，給油氣儲(chǔ)運(yùn)發(fā)展帶來(lái)良好基礎(chǔ)。
總之，我國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)方面在不同的技術(shù)層面面臨著不同的技術(shù)性挑戰(zhàn)，若想對(duì)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，需要全面了解技術(shù)應(yīng)用的環(huán)境及安全性等問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上針對(duì)具體問(wèn)題對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)進(jìn)行改善，力求使其在工作過(guò)程中能夠提升油氣的開(kāi)采率和開(kāi)采質(zhì)量，提高我國(guó)油氣開(kāi)采事業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，針對(duì)不同的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)應(yīng)用于不同的油氣領(lǐng)域，對(duì)各種儲(chǔ)存環(huán)境和運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行溫度、氣壓、濕度等的設(shè)置，使其能夠保障油氣儲(chǔ)運(yùn)的高效運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
[1]陶?qǐng)@.油氣儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)設(shè)計(jì)思路及管理措施芻議[J].化工管理,2016(36):51.
[2]孟致良.油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的管理與維護(hù)措施[J].化工管理,2016(34):141.
（張家田 中國(guó)石油天然氣股份有限公司廣東石化分公司 廣東 揭陽(yáng) 515200）
展開(kāi) 氫儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)圖譜
新能源+氫儲(chǔ)能，可以利用可再生資源特別是“棄風(fēng)棄光”進(jìn)行電解水制氫，再用氫氣發(fā)電，包括燃料電池發(fā)電上網(wǎng)和氫燃料電池汽車(chē)等在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。
相比電化學(xué)儲(chǔ)能，氫儲(chǔ)能更加高效。氫儲(chǔ)能適用于長(zhǎng)時(shí)間、跨區(qū)域、靈活應(yīng)對(duì)可再生能源季節(jié)性波動(dòng)的儲(chǔ)能場(chǎng)景，是少有的能夠儲(chǔ)存上百千瓦時(shí)以上的儲(chǔ)能形式。
氫儲(chǔ)能技術(shù)可以在多個(gè)儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，使得它具有更豐富的商業(yè)化路徑和應(yīng)用場(chǎng)景。這也讓氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)更具想象空間。
01
氫儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)圖
氫儲(chǔ)能的發(fā)展，需要從制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、發(fā)電等方面整體規(guī)劃， 在關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)一步突破。
電解水制氫是一種清潔的制氫方式。目前主要是堿性水電解（AE）、質(zhì)子交換膜水電解（PEM）、陰離子交換膜水電解（AEM）以及固體氧化物水電解（SOE）四種技術(shù)路線(xiàn)。堿性水電解與PEM的產(chǎn)業(yè)化程度相對(duì)較高，前者技術(shù)成熟、成本低，但快速啟動(dòng)與變載能力相對(duì)較差；后者效率高，運(yùn)行靈活，與風(fēng)電、光伏的適配性更佳，但當(dāng)前成本仍較高。
△水電解制氫儲(chǔ)能原理
圖源：葉明哲工作室
電解水制氫系統(tǒng)由電解槽、輔助系統(tǒng)組成。電解槽是電解反應(yīng)發(fā)生的主要場(chǎng)所，輔助系統(tǒng)則包括電力轉(zhuǎn)換、水循環(huán)、氣體分離、氣體提純等模塊。從成本構(gòu)成來(lái)看，電解槽在制氫系統(tǒng)總成本中的占比約為40%-50%，此外電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)以及氫氣收集系統(tǒng)也在總成本中占據(jù)較高的比例。
圖源：IRENNA、東北證券
氫儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)圖如下：
02
氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)圖譜
氫儲(chǔ)能技術(shù)可以在多個(gè)儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，使得它具有更豐富的商業(yè)化路徑和應(yīng)用場(chǎng)景。
氫儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈，可大致分為制氫、儲(chǔ)運(yùn)以及應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。
展開(kāi) 民用天然氣摻氫技術(shù)靠譜嗎
上述項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，天然氣摻氫示范的目的就是為了不進(jìn)行大范圍的天然氣管道改造。由于此前示范的終端用戶(hù)為工業(yè)用戶(hù)，在終端設(shè)施改造上可以一對(duì)一把控，但如何對(duì)大規(guī)模的居民用戶(hù)終端進(jìn)行入戶(hù)改造，將是一個(gè)比較復(fù)雜的工程。他建議，一方面要持續(xù)進(jìn)行天然氣摻氫項(xiàng)目的示范研究，另一方面則需要推進(jìn)終端燃?xì)饩叩?em>技術(shù)迭代。“事實(shí)上，在氫進(jìn)萬(wàn)家的推進(jìn)背景下，目前很多終端廠家已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行產(chǎn)品的改造。”
同時(shí)，該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人認(rèn)為，天然氣摻氫項(xiàng)目的成本多少，關(guān)鍵在于是否有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，如果摻入的氫氣價(jià)格比天然氣便宜，則能為這一模式同時(shí)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和減碳效益，而必備的大型摻混設(shè)備，已在石油化工業(yè)有相對(duì)成熟的技術(shù)，成本投入占比不大。
國(guó)聯(lián)證券的報(bào)告顯示，短期內(nèi)，低比例的天然氣摻氫或可兼顧實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與低碳化。
展開(kāi) 
光伏發(fā)電制氫技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性
光伏發(fā)電制氫用于天然氣摻燒、燃料電池，可豐富終端用戶(hù)用能多樣性，保障能源安全，也是解決光伏發(fā)電所面臨問(wèn)題的一種途徑。
光伏發(fā)電技術(shù)和制氫技術(shù)都較為成熟，光伏制氫系統(tǒng)技術(shù)研究相對(duì)較多，但還未出現(xiàn)大型工程。光伏制氫技術(shù)主要集中在光伏制氫聯(lián)合運(yùn)行模式優(yōu)化與光伏制氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化方面，目前研究主要集中于系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性缺乏研究。本文重點(diǎn)研究光伏制氫經(jīng)濟(jì)性，并與傳統(tǒng)行業(yè)制氫成本進(jìn)行對(duì)比分析，從而為光伏制氫提供發(fā)展路徑建議。
光伏制氫技術(shù)路線(xiàn)
光伏發(fā)電制氫主要利用光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)直流電直接供應(yīng)制氫站制氫用電。光伏直流發(fā)電系統(tǒng)相比傳統(tǒng)電站減少了逆變和升壓的過(guò)程，主要設(shè)備設(shè)施包括光伏組件、匯流箱、支架、基礎(chǔ)、接地裝置等，光伏組件可根據(jù)制氫站輸入電壓和電流要求進(jìn)行串、并連配置，從而提高系統(tǒng)效率。電解水制氫目前技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行和管理較為方便，制取氫氣純度較高，無(wú)污染，主要有3種技術(shù)路線(xiàn)。
堿性電解槽制氫。該種電解槽的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模制氫，價(jià)格較便宜，效率偏低約70%~80%，主要設(shè)備包括電源、陰陽(yáng)極、橫膈膜、電解液和電解槽箱體組成，電解液通常為氫氧化鈉溶液，電解槽主要包括單極式和雙極式。
質(zhì)子交換膜電解槽（PEM Electrolyzer）制氫。效率較堿性電解槽效率更高，主要使用了離子交換技術(shù)。電解槽主要由聚合物薄膜、陰陽(yáng)兩電極組成，由于較高的質(zhì)子傳導(dǎo)性，電解槽工作電流可大大提高，從而提升電解效率。隨著質(zhì)子交換膜、電極貴金屬技術(shù)進(jìn)步，PEM電解槽制氫成本將會(huì)大大降低。
展開(kāi) 天然氣摻氫輸送技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景
在產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，國(guó)家頂層設(shè)計(jì)不明晰、多項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)缺失、配套裝備制造能力不足、產(chǎn)業(yè)鏈成本居高不下等問(wèn)題逐步顯現(xiàn)。其中，氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本約占“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”各個(gè)環(huán)節(jié)總成本的30%～40%，已成為制約產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的主要瓶頸之一。
氫氣運(yùn)輸方式主要有氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)（長(zhǎng)管拖車(chē)、管道）、液氫儲(chǔ)運(yùn)、有機(jī)液體儲(chǔ)運(yùn)等，其中管道運(yùn)輸是大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸中成本最低、最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N方式。純氫管道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本高，可考慮利用現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)摻入氫氣輸送，輸送至終端分離或直接燃燒，降低氫氣運(yùn)輸成本。直接燃燒可改善燃燒特性，減少溫室氣體排放，是促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模推廣的重要途徑之一，但目前仍存在技術(shù)機(jī)理不明晰、安全風(fēng)險(xiǎn)高和大眾認(rèn)知度低等問(wèn)題。
1 天然氣管道摻氫輸送技術(shù)研究現(xiàn)狀
天然氣和氫氣在物性上具有一定的相似性，其壓縮、儲(chǔ)存、管輸、燃燒等基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)氫氣均有適應(yīng)性，這為開(kāi)展天然氣摻氫輸送奠定了良好的基礎(chǔ)。天然氣管道摻氫輸送如圖1所示。
生產(chǎn)的氫氣按一定比例注入天然氣管網(wǎng)，摻氫天然氣可直接輸送給工廠、居民和商業(yè)用戶(hù)使用，或者經(jīng)過(guò)分離提純后供應(yīng)至工廠、加氫站等地。
圖1天然氣管道摻氫輸送示意
1.1 管道設(shè)施對(duì)氫氣的適應(yīng)性分析
輸氣管道及配套基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)氫氣的適應(yīng)性是決定能否摻氫和摻氫比例的重要因素。受氣體物性差異、管道材質(zhì)特性、摻氫比和外部環(huán)境等影響，氫氣摻入天然氣管道后容易產(chǎn)生氫脆、滲透和泄漏等風(fēng)險(xiǎn)。管道鋼級(jí)越高越容易受氫氣影響，X80、X70比X60更易發(fā)生氫致開(kāi)裂。氫氣壓力、純凈度、環(huán)境溫度、管道強(qiáng)度水平、變形速率、微觀組織等因素均會(huì)影響氫氣對(duì)管道的損傷程度，低強(qiáng)度鋼，如：API5LA、API5LB、X42和X46等，適合加氫天然氣的輸送。
展開(kāi) 清潔能源 | 如何利用仿真技術(shù)應(yīng)對(duì)氫燃料挑戰(zhàn)
本文原刊登于Ansys.com：《How Simulation Addresses Hydrogen Fuel Challenges》
作者：Kyutae Kim | 大田韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院航空航天工程副教授
Kiyoung Jung | Ansys主任應(yīng)用工程師
編輯整理：姚翔 | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
位于大田的韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（KAIST）正在與Ansys合作，利用大渦模擬仿真預(yù)測(cè)氫甲烷混合火焰的火焰結(jié)構(gòu)。
氫已成為了碳中和燃料的首選，這是因?yàn)槠淙紵龝r(shí)沒(méi)有碳排放，對(duì)凈零倡議極具吸引力。與典型碳氫化合物相比，氫燃料具有更高的火焰速度（高8倍）、更低的點(diǎn)火能量要求（低15倍）以及更大的可燃性限值（4%-70%）。氫的這些特征，為設(shè)計(jì)基于氫燃料及氫混合燃料的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供了機(jī)遇，但同時(shí)也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
比如，氫的特征有助于提高效率和燃燒穩(wěn)定性。然而，氫更高的火焰速度和更大的可燃性限值為回火及其它安全相關(guān)問(wèn)題帶來(lái)了關(guān)鍵挑戰(zhàn)；氫火焰更高的火焰溫度，則為氮氧化物和金屬保護(hù)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。由于氫的路易斯數(shù)（熱擴(kuò)散率與質(zhì)量擴(kuò)散率之比）較低，導(dǎo)致其存在顯著的差異擴(kuò)散效應(yīng)，而這是引起燃燒不穩(wěn)定性的主要因素。差異擴(kuò)散效應(yīng)將導(dǎo)致局部等效比變化，從而導(dǎo)致沿火焰前緣的反應(yīng)速率發(fā)生變化。因此，大規(guī)模采用氫作為更清潔的燃料的進(jìn)程，取決于解決與回火、氮氧化物排放和燃燒不穩(wěn)定有關(guān)問(wèn)題的速度。
一些研究小組正在研究如何利用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和仿真來(lái)緩解這些挑戰(zhàn)。大田韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院和Ansys正在制定計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法和最佳實(shí)踐，以利用大渦模擬仿真（LES）預(yù)測(cè)氫甲烷混合火焰的火焰結(jié)構(gòu)。
韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院燃燒動(dòng)力學(xué)與診斷實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的研究
KAIST CDDL正在研究重型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室、飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室及雙推進(jìn)劑液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的低頻及高頻燃燒不穩(wěn)定性。
展開(kāi) 天然氣制氫工藝與技術(shù)
反應(yīng)式：CH4+H2O→CO+3H2-Q CO+H2O→CO2+H2+Q
主要技術(shù)指標(biāo)。壓力：1.0-2.5MPa;天然氣單耗: 0.5-0.56Nm3/ Nm3氫氣;電耗: 0.8-1.5/ Nm3氫氣;規(guī)模: 1000 Nm3/h ~100000 Nm3/h;純度: 符合工業(yè)氫、純氫(GB/T7445-1995);年運(yùn)行時(shí)間: 大于8000h。
3、天然氣水蒸汽重整制氫需解決的關(guān)鍵問(wèn)題
天然氣水蒸汽重整制氫需吸收大量的熱，制氫過(guò)程能耗高，燃料成本占生產(chǎn)成本的50-70%。遼河油田在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量有成效的研究工作，在油氣集輸企業(yè)建有大批工業(yè)生產(chǎn)裝置，考慮到氫在煉廠和未來(lái)能源領(lǐng)域的應(yīng)用，天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)不能滿(mǎn)足未能滿(mǎn)足大規(guī)模制氫的要求。因此研究和開(kāi)發(fā)更為先進(jìn)的天然氣制氫新工藝技術(shù)是解決廉價(jià)氫源的重要保證，新工藝技術(shù)應(yīng)在降低生產(chǎn)裝置投資和減少生產(chǎn)成本方面應(yīng)有明顯的突破。
4、天然氣制氫新工藝和新技術(shù)分析
天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制氫。該技術(shù)最突出的特色是大部分原料反應(yīng)本質(zhì)為部分氧化反應(yīng) ，控速步驟已成為快速部分氧化反應(yīng)，較大幅度地提高了天然氣制氫裝置的生產(chǎn)能力。天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制氫工藝采用廉價(jià)的空氣做氧源，設(shè)計(jì)的含有氧分布器的反應(yīng)器可解決催化劑床層熱點(diǎn)問(wèn)題及能量的合理分配，催化材料的反應(yīng)穩(wěn)定性也因床層熱點(diǎn)降低而得到較大提高，天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制氫在加氫站小規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)制氫更能體現(xiàn)其生產(chǎn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。該新工藝具有流程短和操作單元簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，可明顯降低小規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)制氫裝置投資和制氫成本。
天然氣部分氧化制氫。天然氣催化部分氧化制合成氣，相比傳統(tǒng)的蒸汽重整方法比，該過(guò)程能耗低，采用極其廉價(jià)的耐火材料堆砌反應(yīng)器，但天然氣催化部分氧化制氫因大量純氧而增加了昂貴的空分裝置投資和制氧成本。
展開(kāi) 氫燃料生產(chǎn)技術(shù)獲突破 革新汽車(chē)行業(yè)
據(jù)外媒報(bào)道，最近有一項(xiàng)氫燃料生產(chǎn)技術(shù)得到了突破，可能會(huì)推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。兩個(gè)高等學(xué)府聯(lián)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了氫燃料生產(chǎn)創(chuàng)新突破，該技術(shù)在幫助減少人類(lèi)對(duì)碳基燃料的依賴(lài)起關(guān)鍵作用。
與之前生產(chǎn)方法不同，此次氫燃料生產(chǎn)創(chuàng)新并不涉及太陽(yáng)能。事實(shí)上，研究人員主要依賴(lài)破譯化學(xué)機(jī)制，可讓光化學(xué)過(guò)程更有效。該生產(chǎn)方法由以色列理工學(xué)院（The Technion Israel Institute of Technology）和內(nèi)蓋夫本古里安大學(xué)（BGU）研究人員共同研發(fā)。
盡管此前英國(guó)艾克塞特大學(xué)（the University of Exeter）使用了鑭氧化鐵作為解決方案，此次兩所大學(xué)的研究人員提出更全面的方法，希望揭開(kāi)太陽(yáng)能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。因此，研究人員將發(fā)電與太陽(yáng)能聯(lián)系起來(lái)，與依賴(lài)人力和貴金屬發(fā)電的方法相反。光電化學(xué)（PEC）水分解方法通過(guò)產(chǎn)生氫將輻射太陽(yáng)能存儲(chǔ)在化學(xué)鍵中。
在2017年，國(guó)際汽車(chē)制造商豐田（Toyota）想建造一個(gè)完全可再生工廠，殼牌公司在獲得加利福尼亞州資助的情況下也與其一起建造該工廠，并且豐田Mirai 就是最早的氫燃料汽車(chē)之一。豐田宣傳氫燃料優(yōu)勢(shì)很多：1. 二氧化碳零排放（只排放水）；2. 符合加州（高承載車(chē)輛）車(chē)道要求；3. 加氫只需5分鐘；4. 標(biāo)配價(jià)值15,000美元的3年免費(fèi)燃料。
目前，汽車(chē)制造商們正尋求研發(fā)高效且環(huán)保的氫動(dòng)力汽車(chē)，與電動(dòng)汽車(chē)不同，氫動(dòng)力汽車(chē)加氫速度更快且續(xù)航里程更長(zhǎng)。
展開(kāi) 氫燃料電推進(jìn)技術(shù)或?qū)⒅匦露x支線(xiàn)飛行
總部位于新加坡的HES能源系統(tǒng)公司10月初公布了其4座氫燃料電推進(jìn)飛機(jī)研發(fā)計(jì)劃，并將該飛機(jī)命名為元素一號(hào)（Element One）。元素一號(hào)的續(xù)航能力遠(yuǎn)超由普通電池供電的電動(dòng)飛機(jī)，具有安靜、零碳排放、個(gè)性化、按需、分散化和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，適用于鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)之間的支線(xiàn)飛行。
4座級(jí)的元素一號(hào)定位為鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的支線(xiàn)運(yùn)輸。
HES能源系統(tǒng)公司擁有為軍用無(wú)人機(jī)制造燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，過(guò)去12年來(lái)，他們一直致力于開(kāi)發(fā)小型、輕便的氫燃料電推進(jìn)系統(tǒng)，主要是為了延長(zhǎng)電動(dòng)無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。在開(kāi)發(fā)適合其推進(jìn)系統(tǒng)的下一代無(wú)人機(jī)概念時(shí)，HES能源系統(tǒng)公司看到了將相同推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于有人駕駛飛機(jī)的可能性，并通過(guò)積極的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了最初的構(gòu)想。
一、采用分布式氫燃料存儲(chǔ)和推進(jìn)技術(shù)突破續(xù)航極限
由于氫的存儲(chǔ)需要較大的空間，將其應(yīng)用于電動(dòng)無(wú)人機(jī)存在較大的困難，分布式電力推進(jìn)技術(shù)（同時(shí)采用分布式外掛存儲(chǔ)）使這個(gè)問(wèn)題得以解決。HES的氫-電推進(jìn)系統(tǒng)支持模塊化方案，可以在不改變現(xiàn)有無(wú)人機(jī)尺寸的情況，直接安裝到機(jī)翼下方的吊艙內(nèi)。元素一號(hào)在機(jī)翼上安裝14個(gè)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)多系統(tǒng)冗余增加了安全性，如果1個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，還有13個(gè)可以正常工作。每個(gè)吊艙內(nèi)都有一個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)，且配備了可插拔更換的燃料電池和氫儲(chǔ)存罐，這種方法帶來(lái)的不僅是分布式的推進(jìn)能力，而且是分布式的存儲(chǔ)能力。因?yàn)樵陲w機(jī)內(nèi)部?jī)?chǔ)存氫的量是有限制的，這會(huì)占用機(jī)身的大量空間，將它分成若干個(gè)部分，并在每個(gè)電機(jī)后面安裝一個(gè)氫儲(chǔ)存罐，能有效提升燃料攜帶量。
元素一號(hào)機(jī)翼下方安裝了14個(gè)氫-電推進(jìn)模塊。
元素一號(hào)概念將氫燃料電池與分布式電力推進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，大幅提高了電動(dòng)飛機(jī)的續(xù)航時(shí)間和航程。元素一號(hào)在巡航中需要大約100千瓦的功率，拆分成14個(gè)部分以后，每個(gè)吊艙理論上只需要提供5-8千瓦的推進(jìn)功率。
展開(kāi) 我國(guó)氫燃料電池要攻關(guān)哪些核心材料和技術(shù)？
四、對(duì)策建議
01 | 強(qiáng)化制氫技術(shù)攻關(guān)，降低氫氣燃料使用成本
降低氫燃料成本有利于氫燃料電池技術(shù)的推廣應(yīng)用，而大規(guī)模的氫燃料電池技術(shù)利用將進(jìn)一步降低相關(guān)系統(tǒng)的成本。建議切實(shí)推動(dòng)與氫燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈配套的制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫、加氫站的發(fā)展，穩(wěn)步降低氫氣燃料使用成本；重點(diǎn)發(fā)展并應(yīng)用碳捕獲與封存技術(shù)，通過(guò)風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等可再生能源，傳統(tǒng)谷電能實(shí)施大規(guī)模綠色制氫；對(duì)標(biāo)當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)水平的 2~3 mg/
cm
2
催化劑 Pt 載量、3.7美元 /kg 產(chǎn)氫成本的指標(biāo)，重點(diǎn)采用 PEM 電解槽制氫技術(shù)路線(xiàn)，積極發(fā)展高溫固體氧化物電解水制氫技術(shù)。
02 | 加快關(guān)鍵材料和核心組件的技術(shù)攻關(guān)與轉(zhuǎn)化應(yīng)用
為進(jìn)一步降低氫能的生產(chǎn)和利用成本，無(wú)論是氫燃料電池還是電解水制氫，需要大力開(kāi)展碳纖維/ 布、PEM、催化劑、GDL、BPs 等關(guān)鍵材料或核心組件的制備技術(shù)研究與轉(zhuǎn)化應(yīng)用。建議構(gòu)建 “研究機(jī)構(gòu) / 實(shí)驗(yàn)室 – 企業(yè) – 產(chǎn)業(yè)園”的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，鼓勵(lì)原創(chuàng)的突破性研究成果進(jìn)入企業(yè)開(kāi)展 “先行先試”，及早接受市場(chǎng)考驗(yàn)；在有條件的地區(qū)建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)，注重產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)以形成規(guī)模化效應(yīng)，從而促進(jìn)氫燃料電池系統(tǒng)及氫氣成本的技術(shù)性下降；支持自主研發(fā)企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)駐氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)進(jìn)行培育示范，國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)側(cè)重支持企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品論證和工況測(cè)試。多渠道、全方位引入社會(huì)資本參與加氫站、儲(chǔ)運(yùn)氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，通過(guò)項(xiàng)目試點(diǎn)和示范運(yùn)營(yíng)，助推氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)健發(fā)展。
03 |
科學(xué)制定產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，構(gòu)建政策保障體系
建議研究制定有關(guān)氫能、氫燃料電池技術(shù)的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，做好系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)。
展開(kāi) 
西港又出新技術(shù)：氫內(nèi)燃機(jī)可在重型卡車(chē)中燃燒氫氣
就因?yàn)檫@點(diǎn)兒柴油，氫內(nèi)燃機(jī)還得帶一個(gè)小型柴油箱和后處理系統(tǒng)。西港正在想辦法消除對(duì)柴油引燃的需求，未來(lái)的氫內(nèi)燃機(jī)或許可以完全實(shí)現(xiàn)零碳排放，徹底擺脫掉柴油和后處理系統(tǒng)。
據(jù)了解，西港的H2 HPDI 演示卡車(chē)將于5月9日至12日在加利福尼亞ACT博覽會(huì)上展出。氫內(nèi)燃機(jī)這玩意兒到底中不中？到時(shí)候牽出來(lái)遛遛就知道了。
文章來(lái)源超級(jí)商用車(chē)
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碳中和、加氫站和制氫技術(shù)——干貨大集【2021更新】
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【干貨】風(fēng)電制氫經(jīng)濟(jì)性及發(fā)展前景分析
【干貨】分布式制氫技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景展望
【干貨】氫能產(chǎn)業(yè)專(zhuān)題（制氫篇）：化工副產(chǎn)氫過(guò)渡，可再生能源制氫是終極方案
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展開(kāi) 基于全流程分析的中國(guó)煤制氫耦合CCUS技術(shù)碳足跡評(píng)估
由于其他制氫工藝在技術(shù)和成本方面仍受制約，煤制氫將是中國(guó)初期及中期階段的主要氫源，而碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低碳煤制氫的關(guān)鍵技術(shù)選擇。考慮到CCUS技術(shù)的額外能耗和碳捕集的不完全性等特點(diǎn)，煤制氫耦合CCUS技術(shù)全流程仍將產(chǎn)生不同程度的碳排放，但相關(guān)評(píng)估較少。基于此，本文從全流程的角度評(píng)估和比較煤制氫耦合CCUS技術(shù)的碳足跡，研究結(jié)論為中國(guó)低碳化氫能發(fā)展提供決策參考，對(duì)碳中和目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型具有一定的指導(dǎo)意義。
01
引言
氫能的來(lái)源具有多樣性，其中可再生能源電解水制氫被認(rèn)為是較為理想的制氫方式，從長(zhǎng)期來(lái)看其將是氫能的主要來(lái)源。但受技術(shù)成熟度、制氫成本等諸多因素的影響，目前化石能源制氫仍是全球主流的制氫方式，約占全球氫能來(lái)源的95%以上。
中國(guó)是氫氣生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，同時(shí)也是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，在氫能發(fā)展的初期和中期階段仍需依賴(lài)煤制氫技術(shù)滿(mǎn)足氫氣需求。現(xiàn)階段，相較于其他制氫技術(shù)，煤制氫技術(shù)具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，但其缺點(diǎn)在于會(huì)產(chǎn)生大量CO2排放。已有研究表明，煤制氫技術(shù)的碳足跡遠(yuǎn)高于天然氣制氫、生物質(zhì)制氫、光伏/風(fēng)力發(fā)電制氫（電解水）及核能/熱化學(xué)制氫等主要制氫技術(shù)。為兼顧氫能供應(yīng)和碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，中國(guó)需發(fā)展低碳煤制氫技術(shù)，目前碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低碳煤制氫的重要
手段。
然而，CCUS技術(shù)會(huì)引起額外能耗，增加 CO2排放，其凈減排效果無(wú)法根據(jù) CO2捕集率直接衡量。
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