綠色制氫的案例
科廷大學開發可用于綠色制氫的新電催化劑 成本更低/更有效
蓋世汽車訊 據外媒報道，澳大利亞科廷大學（Curtin University）開發了一種新電催化劑，可用于從水中獲取綠色氫。這種催化劑成本更低、更加有效，或將為大規模生產清潔能源開辟新途徑。
（圖片來源：科廷大學）
通常來說，科學家們一直使用鉑等貴金屬催化劑，來加速水分解為氫和氧的速度。科廷大學的研究人員發現，以前使用的催化劑效率低下，往其中加入鎳和鈷，可以提高其性能。這種Ni2+/Co2+ doped Au-Fe7S8納米片具有極高的析氧反應活性，可以減少分解水所需要的能量，并提高氫的產量。
研究負責人Dr. Guohua Jia表示，這項研究將對未來的可持續性綠色制氫產生深遠的影響。“基本上來說，我們的研究采用的是二維鐵硫納米晶體，并加入少量的鎳和鈷離子。通常情況下，這種晶體不能用作從水中得到氫的電驅動反應的催化劑。我們的做法將性能不佳的鐵硫完全轉化為可行且高效的催化劑。
“使用這些儲量更豐富的材料，成本更低，而且更有效。相比之下，目前使用的基準材料，如氧化釕，使用是更貴的釕無素。我們的發現不僅拓寬了現有的可能粒子組合‘調色板’，而且引入一種新的、有效的催化劑，也可能用于其他應用。”
研究人員表示，這將促進從化石燃料向清潔能源過渡。下一步是在更大的范圍內進行測試，以測試其商業可行性。
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展開 節省30%電力！管狀固體氧化物電解技術取得突破，加速工業脫碳
圖源：CSIRO
澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)和 RFC Ambrian 共同創立了 Hadean Energy，致力于將尖端技術商業化，公司的特點是采用電解技術，對風能和太陽能的需求減少30%，這在使綠色制氫盡可能高效和具有成本效益的競爭中取得了重大進展，并有助于重工業脫碳。
Hadean Energy將在BlueScope的Port Kembla鋼鐵廠試驗這項尖端技術，在工業環境中進行中試規模的設備演示，然后再進行MW級的安裝。
這是眾多新型綠色氫技術之一，其中效率——尤其是用電量——是關鍵。伍倫貢大學的衍生公司Hysata最近在肯布拉港開設了第一家制造工廠，并正在建造第一個5MWh的設備。
使用工業熱能和固體陶瓷電解質的電解槽很難縮放，它們在高溫下會降解，并且平面方形或矩形邊緣的長密封產生了很多泄漏的機會。
但到目前為止，這是想要利用廢熱的工業場所的唯一選擇之一，否則將需要昂貴的冷卻，以及廢蒸汽，以制造氫或合成碳氫化合物。
CSIRO的研究人員在過去的七年里一直在尋求一種替代方案：為什么不建造只需要兩端密封的管子，來替代扁平的方形電解槽單元呢？
最終的結果是一個內外都有電極的陶瓷管，看起來很簡單。但是，由CSIRO氫氣項目負責人Sarbjit Giddey博士領導的研究人員，在他們的第一個250W系統建成之前，必須克服一系列的挑戰(扁平的方形單元很容易制造，而管子則不然)。
該公司在Bluescope Steel的Port Kembla鋼鐵廠的首臺KW級機組將在明年進行4個月的測試。與此同時，它正在努力擴大制造過程，以建造一個MW級的機組。
展開 大連政策：10 億元專項資金，積極申報國家首批氫燃料電池汽車推廣應用示范城市
前瞻性謀劃氫能產業
設立 10 億元專項資金，積極申報國家首批氫燃料電池汽車推廣應用示范城市，先后出臺《大連市氫能產業發展規劃》等系列政策文件及相關標準，氫能綜合利用示范工程取得實效、捷報頻傳，多個氫燃料電池車型實現量產，首艘氫能樣船下水，首批 4 座加氫站陸續建成投入使用，多條氫燃料電池公交車示范運營線路開通，一批氫能產業項目陸續展開，在發展氫能產業方面搶占先機，一個以國產自主技術路線為支撐的相對完整的氫能產業鏈條正在大連市逐漸形成。
積極爭取布局 全力推進項目實施
在精心謀劃、超前布局的基礎上，莊河市精準發力、全力向上爭取，清潔能源產業初具規模：
■ 太陽能方面，已建成集中式光伏 10 萬千瓦，分布式光伏 973 處 0.9 萬千瓦；
■ 風能方面，已建成海上風電 30 萬千瓦，在建 75 萬千瓦，正在辦理開工手續 85 萬千瓦；
■ 水能方面，總投資 68 億元的抽水蓄能電站項目完成核準，即將開工建設；
■ 核能方面，總投資 1200 億元的核電項目正在開展實質性廠址保護；
■ 氫能方面，依托清潔能源優勢，打造清潔電力電解綠色制氫基地。
堅持目標導向 確保實現 " 雙碳 " 目標
" 十四五 " 時期，莊河市計劃完成 190 萬千瓦海上風電項目和 10 萬千瓦永記水庫光伏發電二期工程建設，推動 90 萬千瓦海上風電二期和 50 萬千瓦灘涂光伏發電項目開工，加快抽水蓄能電站項目建成投產。
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綠色制氫，活力儲能
隨著可再生能源產量的增加，人們對質子交換膜水電解作為一種可行的產氫儲能解決方案產生興趣。為優化和改進質子交換膜(PEM)單元，國家項目ENHIGMA使用Ansys Fluent作為基礎工具來仿真這些單元中的流場，仿真結果將有助于制造出更具成本優勢且更高效耐用的未來PEM電解槽。
改良配方，照亮環保新夜空
讓煙火表演更加炫麗的秘訣是什么？利用仿真技術減少煙火的煙霧量，讓煙火表演比以往更璀璨、更熱烈。Mitsuo Koshi是一位備受尊重的化學動力學家和煙火比賽裁判，他解決了這個問題。
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展開 
我國氫燃料電池要攻關哪些核心材料和技術？
按照我國現有的技術儲備條件，根據中國氫能聯盟《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》（2019 年、2020 年）預測，2035年我國氫燃料電池系統的生產成本將降至當前的 1/5（約 800 元/kW）；到 2050 年降低至 300 元/kW；屆時燃料電池汽車擁有量將超過
3×10
7
輛，加氫站數量達到1×104座，氫能消耗占終端總能源消耗的 10%。雖然不排除因我國研究機構與企業之間的深度協作而帶來技術快速提升，
到2035年氫燃料電池汽車成本將具有與內燃機汽車同等的競爭力并基本接近國外先進水平，但就目前的技術狀態而言，需著力提升氫燃料電池電堆材料制備和部件制造技術，大幅度降低相關系統的生產成本。
四、對策建議
01 | 強化制氫技術攻關，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的推廣應用，而大規模的氫燃料電池技術利用將進一步降低相關系統的成本。建議切實推動與氫燃料電池技術產業鏈配套的制氫、儲運氫、加氫站的發展，穩步降低氫氣燃料使用成本；重點發展并應用碳捕獲與封存技術，通過風能、水能、太陽能、生物質能等可再生能源，傳統谷電能實施大規模綠色制氫；對標當前國際先進水平的 2~3 mg/
cm
2
催化劑 Pt 載量、3.7美元 /kg 產氫成本的指標，重點采用 PEM 電解槽制氫技術路線，積極發展高溫固體氧化物電解水制氫技術。
02 | 加快關鍵材料和核心組件的技術攻關與轉化應用
為進一步降低氫能的生產和利用成本，無論是氫燃料電池還是電解水制氫，需要大力開展碳纖維/ 布、PEM、催化劑、GDL、BPs 等關鍵材料或核心組件的制備技術研究與轉化應用。
展開 Angew：青科大劉希恩團隊在電解水制氫領域取得新進展
導讀
近日，青島科技大學化工學院劉希恩教授團隊在電解水制氫領域取得新進展。相關研究成果以“Boosting Hydrogen Evolution Reaction byPhase Engineering andPhosphorus Doping on Ru/P-TiO2”為題，發表在Angew. Chem. Int. Ed.上。
可再生能源電力電解水制氫是最具發展前景的綠色可持續制氫技術。目前，堿性介質電解水制氫相較于酸性介質電解水制氫而言，技術相對成熟，應用更為廣泛。然而，在堿性介質中，首先需要發生水的解離產生質子，這使得HER在堿性介質中的動力學比酸性介質中低2~3個數量級。同時，根據Sabatier規則，高性能HER電催化劑應具有合適的氫吸附自由能。因此，協同優化堿性HER的水解離和氫脫附基元步驟至關重要但極具挑戰性。
本文設計制備了一種痕量磷摻雜的富氧缺陷二氧化鈦負載Ru團簇復合材料—Ru/P-TiO2。該材料在堿性介質中展現出類似于商業Pt/C的幾何活性，且質量活度比Pt/C提升了34.3倍。實驗結合理論計算研究表明，金紅石相TiO2基底相較于銳鈦礦相TiO2基底更有利于增強HER活性。金紅石TiO2表面豐富的氧空位有利于促進水的吸附和解離，而摻雜的P以P5+形式存在，取代部分Ti4+，有利于促使吸附氫從表面Ru位點溢流到表面P位點從而促進H2的形成。由此可見，相工程和磷摻雜協同提升了堿性HER活性。
該工作得到了山東省泰山學者人才工程、國家自然科學基金、山東省優秀青年基金等的資助。博士生周士正、Haeseong Jang、秦清教授為論文共同第一作者；劉希恩教授、秦清教授、劉尚果副教授、Prof. Cho為論文的共同通訊作者。青島科技大學為第一通訊單位。
展開 電解水制氫、氫氣發電的能量轉移邏輯
可再生能源制氫是唯一綠色低碳制氫方式，不僅能提高電網靈活性，而且可遠距離運輸和分配可再生能源，支持可再生能源更大規模的發展。作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布，助力電力系統與難以深度脫碳的工業、建筑和交通運輸部門建立起產業聯系，不斷豐富氫氣的應用場景。這也為 PEM 水電解制氫技術帶來巨大的發展空間。
文章來源：DT新能源
日本借奧運推“氫”，但壞消息來了……
從氫燃料的制備、儲存，到車端的氫燃料存儲、燃燒發電，再到最后的電能整流、電車驅動，其間所消耗的能量暫且不說，那么一開始電解水制氫所需要的大量電力，又從何處而來呢？
根據清華大學中美清潔汽車聯盟副主任王賀武提供的信息，由張家口推廣12米HFCB（氫燃料電池巴士）的實測數據看，如果采用普通網電（可再生能源電力占比54.8%），那么全周期碳排放為1,457克/公里；采用綠網（可再生能源電力80%），全周期碳排放為645克/公里；完全采用綠氫（有別于化石燃料生成的灰氫，和天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整的藍氫），全周期碳排放為132克/公里。
毫無疑問，綠氫情景下的巴士所產生的碳排放量最少，而且與中國的碳中和戰略相得益彰。但需要注意的是“綠氫”兩字，也就是指那種利用可再生能源（如風電、水電、太陽能等）制造的氫燃料，所以問題來了：現在的綠氫占比有多少？
盡管愿望是美好的，但現階段的綠氫占比并沒有想象中的那么多，而且大多還處于示范階段。
根據前瞻產業研究院的《中國氫能源行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》，隨著國家大力推進綠色供氫，煤制氫配合CCS技術，可再生能源電解水制氫、和太陽能光催化分解水制氫將成為中遠期主要模式。然而，以可再生能源電解水制氫所占比重為例，2020年的綠氫只有3%，到2030年才預計能夠達到15%。
10年時間長嗎？
展開 100000億氫能時代大幕拉開
電解水制氫。電解水制氫是原理最為簡單的制氫方法，將正負電極插入水中并通 直流電，水中的氫離子在陰極發生還原反應析出氫氣，氫氧根離子在陽極發生氧化反 應析出氧氣。電解水制氫技術設備簡單，工藝流程穩定可靠，產生的氫氣純度極高， 可以滿足高純度的氫氣需求，同時不產生污染。但缺點是能耗大，制氫成本是目前工 業化制氫領域最高的，單位制氫成本是煤制氫的 4~5 倍。而且規模較小，制氫量一 般小于 200m3 /h。目前電解成本高是制約電解水制氫技術推廣使用的最重要原因。但 同時，在我國三北地區，大量可再生能源電力如風電和光伏發電還存在不能并網的情 況。由于電能不能大規模儲存，棄風棄光一方面造成了能源的浪費，另外還會造成設 備的損耗。因此采用可再生能源如風能和太陽能發電，再進行電解制氫，可極大降低 制氫成本，是目前制氫領域的研究熱點，具有技術可行性和經濟優勢。
制氫路線上將由化石能源制氫逐步過渡至可再生能源制氫。隨著氫能在社會發 展中的需求量越來越大，制氫作為氫產業鏈的最上游也將會得到飛速發展。選取具有 經濟優勢的技術路線，降低制氫成本，是氫能推廣使用的關鍵。在現有的制氫技術 中，使用煤或天然氣制氫具有顯著的成本優勢，而且我國具有豐富的煤炭資源。但使用化石能源作為原料終究不可持續，而且會產生新的污染。使用甲醇等化工原料制氫 受上游產品約束，產量和價格浮動較大，難以形成穩定有效的氫能供給。使用工業尾 氣制氫同樣存在原料少，來源不穩定的問題。目前看來，可以支撐未來巨大氫能需求 量，原料來源穩定的制氫方式應為電解水制氫。雖然目前由于成本太高，電解水在氫 能制備產業中只占 4%左右，與其它方式相比暫時不具備競爭優勢。
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