太陽能轉(zhuǎn)化氫效率創(chuàng)新紀(jì)錄 氫能源行業(yè)發(fā)展分析

• 黃文玉 2023年7月25日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 科技日報 543 30
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氫能，氫和氧進行化學(xué)反應(yīng)釋放出的化學(xué)能，是一種二次清潔能源，被譽為“21世紀(jì)終極能源”，也是在碳達峰、碳中和的大背景下，加速開發(fā)利用的一種清潔能源。

太陽能轉(zhuǎn)化氫效率創(chuàng)新紀(jì)錄

根據(jù)科技日報，美國萊斯大學(xué)工程師將下一代鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體與電催化劑相結(jié)合，研制出了一款耐用、成本效益高且可擴展的光電化學(xué)電池，其能以20.8%破紀(jì)錄的效率將太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣。最新設(shè)備可作為一個化學(xué)反應(yīng)平臺，利用太陽能產(chǎn)生燃料。相關(guān)論文刊發(fā)于最新一期《自然·通訊》雜志。

氫能，氫和氧進行化學(xué)反應(yīng)釋放出的化學(xué)能，是一種二次清潔能源，被譽為“21世紀(jì)終極能源”，也是在碳達峰、碳中和的大背景下，加速開發(fā)利用的一種清潔能源。

氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，是二次能源。氫能在21世紀(jì)有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的能源，氫的制取、儲存、運輸、應(yīng)用技術(shù)也將成為21世紀(jì)備受關(guān)注的焦點。氫具有燃燒熱值高的特點，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，可持續(xù)發(fā)展。

氫能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

近年來，隨著氫能利用技術(shù)發(fā)展成熟，以及應(yīng)對氣候變化壓力持續(xù)增大，氫能在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注，氫能已經(jīng)納入我國能源戰(zhàn)略，成為我國優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)和保障國家能源供應(yīng)安全的戰(zhàn)略選擇。氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施是發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的前置條件，也是消納我國可再生能源結(jié)構(gòu)性過剩的技術(shù)選擇，并能帶動高端裝備制造業(yè)快速發(fā)展、促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)涵豐富，主要包括氫源、氫能儲存與輸送、氫能加注及氫安全等。我國氫源資源豐富多樣，包括化石燃料制氫、可再生能源制氫及工業(yè)副產(chǎn)氣制氫等;水電解制氫及變壓吸附提純氫等制氫技術(shù)與裝備發(fā)展成熟;氫安全技術(shù)發(fā)展緊跟國際先進水平，高壓氫氣瓶和儲罐技術(shù)已取得重大突破;氫能加注基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展滯后于美國、日本及德國等發(fā)達國家，但近幾年來呈現(xiàn)快速遞增趨勢;氫能與燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建完成，積極與國際接軌，標(biāo)準(zhǔn)對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)作用逐步顯現(xiàn)。

全球能源供應(yīng)體系結(jié)構(gòu)主要由以下幾個部分組成：石油：石油是全球能源供應(yīng)的最主要組成部分之一，約占全球能源消費總量的33%。石油主要用于交通運輸、化工等領(lǐng)域。天然氣：天然氣是全球第二大能源來源，其消費量約占全球能源消費總量的24%。天然氣主要用于電力和供暖等領(lǐng)域。煤炭：煤炭是全球第三大能源來源，其消費量約占全球能源消費總量的27%。煤炭主要用于電力和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。核能：核能是一種清潔能源，其消費量約占全球能源消費總量的4%。核能主要用于電力生產(chǎn)等領(lǐng)域?？稍偕茉矗嚎稍偕茉窗ㄌ柲?、風(fēng)能、水能等，其消費量約占全球能源消費總量的9%。可再生能源是未來能源發(fā)展的重要方向，也是各國政府積極推廣的能源類型。

以上幾個部分構(gòu)成了全球能源供應(yīng)體系的主要結(jié)構(gòu)，不同的能源來源在不同領(lǐng)域中發(fā)揮著不同作用。隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展，全球能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)也在不斷變化和調(diào)整，但石油、天然氣和煤炭仍然占據(jù)著能源供應(yīng)體系的主導(dǎo)地位。

我國氫能源行業(yè)發(fā)展特點分析

氫能將成為傳統(tǒng)能源的核心，有助于實現(xiàn)規(guī)模化的愿景，打造一流的清潔能源供應(yīng)商，整個產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)顯現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)化途徑、模式、方向，包括商業(yè)模式都已經(jīng)開始了，可再生能源制氫也好、煤制氫也好、各種制備出來的散氫都要集中起來，這是一個大的產(chǎn)業(yè)鏈。不光是氫能源電池利用，包括分布式發(fā)電、二氧化碳合成的化學(xué)用品等等。發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路，人類必須向這條路上走?，F(xiàn)在利用氫能人類社會的生產(chǎn)發(fā)展方式可以發(fā)生一個很大的變革，獲取方式多元化。

歐洲率先開始了可再生能源制氫，用天然氣管網(wǎng)進行運輸，最大的運輸量是 20%。天然氣管網(wǎng)當(dāng)中運輸密度不一樣，出來以后再吸附，完全可以把它分開。當(dāng)前全世界都開始注意到了氫能的發(fā)展，也成為了國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而且燃料電池技術(shù)趨于成熟，步入了商業(yè)模式創(chuàng)新與批產(chǎn)階段，也要感謝一直致力于燃料電池工程化、產(chǎn)業(yè)化的國外企業(yè)，他們重視氫能源電池的開發(fā)推廣應(yīng)用，電池產(chǎn)品的出貨量加速增長進入商業(yè)化階段，分布式發(fā)電也小規(guī)模商業(yè)化，特殊用途的燃料電池早期市場已經(jīng)開始形成，這些都顯現(xiàn)出了氫能利用的產(chǎn)業(yè)鏈開始壯大。

中國是世界產(chǎn)氫大國，制氫設(shè)備、儲輸設(shè)備、制造技術(shù)等條件不錯，具備發(fā)展氫能的基礎(chǔ)。從環(huán)保和能效等方面考慮，中國應(yīng)進一步推動氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前中國氫能利用的研究相對碎片化，與國際先進技術(shù)相比還有差距，沒有形成產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展。中國應(yīng)迎頭趕上，卡位世界前沿。國家相關(guān)能源發(fā)展文件將“氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新”列為重點任務(wù)之一，提出實現(xiàn)大規(guī)模、低成本氫氣的制取、存儲、運輸、應(yīng)用一體化的戰(zhàn)略目標(biāo)。

實體經(jīng)濟是中國實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的主要載體，各方需要引導(dǎo)資金更好地支持實體經(jīng)濟，促進金融資本流向?qū)崢I(yè)，真正促進經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展，夯實經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)。這既是穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)的需要，也是抑泡沫、防風(fēng)險的舉措。

氫能行業(yè)未來發(fā)展趨勢預(yù)測

我國2022年3月也發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，提出到2025年使可再生能源制氫量達到10至20萬噸/年，2030年形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，2035年形成氫能多元應(yīng)用生態(tài)，可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升等目標(biāo)。

據(jù)《藍皮書》路線圖規(guī)劃，到2030年，氫能產(chǎn)業(yè)將成為我國新的經(jīng)濟增長點和新能源戰(zhàn)略的重要組成部分，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將突破10000億元;加氫站數(shù)量達到1000座，燃料電池車輛保有量達到200萬輛，高壓氫氣長輸管道建設(shè)里程達到3000km，氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系完善程度迫近發(fā)達國家水平，氫能與燃料電池檢驗檢測技術(shù)發(fā)展及服務(wù)平臺建設(shè)形成對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效支撐。中國應(yīng)進一步推動氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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