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四點理清我國氫能發展之路

2019-02-10 04:33
科技新時代
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在近日結束的“2019中國電動汽車百人會論壇”上,多位領導專家發表了對我國氫燃料電池產業的看法和建議,從中不難看出“氫能時代”即將來臨,行業迎來規模化、商業化發展機遇。

人類過去百年的能源進化史,本質上就是碳氫比的調整史,氫含量不斷提高,能量密度也隨之不斷提高。氫氣基礎能量密度是汽油的三倍。

因此,未來從碳能源轉向氫能源是大勢所趨,氫能源有望成為下一代基礎能源。

燃料電池在能源密度和快速充氫上具有優勢,發展前景較好,但存在技術難題。中國石化經濟技術研究院專家指出,目前的主要問題包括氫氣和電池(催化劑)生產成本高、儲氫材料量產及成本降低難以實現突破等。

從長遠看,包括氫燃料電池車在內的新能源汽車的關鍵技術終將實現質的突破,將從根本上改變目前以石油為基礎的能源格局。

石化企業可在氫氣供應、加油加氣-充電-加氫一體化運營,以及汽車輕量化材料、高端化材料開發方面適時介入新能源汽車產業鏈,實現石化產業鏈的轉型與調整,培育新的利潤增長點。

未來能源的替代可能

“發達國家把氫作為能源管理,創制了科學安全的氫加注站建設和車載氫罐技術標準及監測體系,有力地推動了燃料電池汽車商業化。建議借鑒先進經驗,盡快破除標準檢測障礙和市場準入壁壘,加強和完善氫能生產、儲運和供銷體系建設,及時的推動燃料電池產業的產業化。”全國政協副主席、中國科學技術協會主席萬鋼在中國電動汽車百人會(2019)論壇中表示。

迄今為止,人類歷史上已發生過兩次能源革命。第一次能源革命是煤炭取代木材成為主導能源,第二次能源革命是石油取代煤炭成為主導能源。

盡管目前化石能源仍居主導地位,但是考慮到化石能源資源的緊缺性日益凸顯,汽車排放造成的環境污染和石油資源枯竭正日益加劇,尋找清潔的替代能源是每一個國家必須解決的問題。

燃料電池完全不進行燃料燃燒,而是通過電化學反應直接將燃料的化學能轉化成電能,因此能量轉化效率可高達45%~60%,約是內燃機的兩倍,隨著技術的進步還可以更高。

氫燃料電池汽車不排放硫化物、氮氧化物等有害氣體,也不產生溫室氣體二氧化碳。氫燃料電池汽車不存在純電動車充電時間長、續航里程短的弊病。

早在20世紀60年代,燃料電池就因其體積小,容量大的特點成功應用于航天領域。

進入70年代后,隨著技術的不斷進步,氫燃料電池逐步被應用于發電和汽車。

如今,伴隨各類電子智能設備的崛起及新能源汽車的風靡,氫燃料電池主要應用于固定領域、運輸領域、便攜式領域等三大領域。

目前氫燃料電池的主流發展方向是氫燃料電池汽車。燃料電池直接將燃料的化學能轉化成電能,能量轉換效率高。相比純電動車搭載的動力鋰電池,氫燃料電池質量輕,補充能量的時間短,加氫只需3至5分鐘,續航里程長,大于600千米。

面對需求缺口,中國欲“彎道超車”

據了解,氫能源公交車加一次氫氣只需要5~10分鐘,一天只需加氫氣一次,能跑400公里。

從第一臺燃料電池車1966年問世,歷經31年靜默期,美日和歐盟重新認識到,氫燃料電池除了軍工國防的作用外,還能廣泛應用在能源互聯網、新能源汽車等領域。

于是2000年前后,燃料電池汽車的應用開始被發達國家所關注。

在那之后,一些國家通過建立能源法案、能源戰略、技術路線圖等途徑,積極發展氫能源在內的清潔能源,嘗試以此減少對傳統一次能源的依賴。

從全球加氫站建設來看,國外加氫站設施建設更為完善,發展較為迅速。

目前,大力發展燃料電池汽車加氫站的國家主要由美國、德國、日本,并制定了長期的發展規劃,其中日本成為世界上加氫站最多的國家。

據統計,全球目前建成的加氫站已經超過了300座。相比國外,我國加氫站發展較為滯后。

近年來,我國對發展氫能產業高度重視,出臺了系列有利于氫能和發展的相關產業政策。2016年4月,國家發展改革委、國家能源局等聯合發布的《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》,提出了能源技術革命重點創新行動路線圖,部署了15項具體任務,“氫能與燃料電池技術創新”位列其中,標志著氫能產業已被納入國家能源戰略。

2016年6月,國家發展改革委、能源局、工信部聯合發布《中國制造2025-能源裝備實施方案》將燃料電池和氫能開發利用作為專門章節;被《國家創新驅動發展戰略綱要(2016)》列為引領產業變革的顛覆性技術;2017年,國家能源局批準多項棄風棄光制氫儲能項目;2018年1月,國家科技部已將“可再生能源與氫能技術”列入重點專項,積極加以支持研究。

從各國氫能源產業規劃來看,多數國家是以氫燃料電池為突破口,逐步完善氫能源產業配套,并在2040~2050年實現氫能源社會。

國際氫能委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》顯示,到2050年,氫能源需求將是目前的10倍,到2030年,全球燃料電池乘用車預計將達到1000萬至1500萬輛。

在這一輪新“競賽”中,中國正摩拳擦掌準備“彎道超車”。

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