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1分鐘,提升對綠氫認識!

發(fā)布日期:2022/8/25    Tag:電解槽,電解水,水電解

綠氫作為能源,最早的應(yīng)用,可以追溯到19世紀末的一個村莊。丹麥科學(xué)家保羅·拉·庫爾在他任教的阿斯科烏,用風機產(chǎn)生的電力電解水,位于風力渦輪機大樓下面的電解地下室,一共裝有10個電解槽。在有風的日子里,每小時生產(chǎn)多達1000升(1m3)氫氣。


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百年以后,面對“環(huán)境危機”和“能源轉(zhuǎn)型”,氫的制、儲、運、用技術(shù)成為了21世紀最受矚目的焦點。


|01 制取綠氫需要哪些資源?


電解水制氫,生產(chǎn)原料主要是“綠電”和“純水”。


綠電就是風、光等可再生能源生產(chǎn)的清潔電力,制取1kg氫氣,大約需要消耗56度電。


純水也稱為“原料水”,用來制氫需要符合國內(nèi)相關(guān)的水質(zhì)要求,即GB/T 37562—2019《壓力型水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)條件》中的規(guī)定——電導(dǎo)率≤1mS/m(堿性電解水制氫系統(tǒng))。


根據(jù)反應(yīng)式,理論上制取1kg氫氣需要9kg的水,但考慮到制取純水的消耗和其他消耗,實際上制取1kg氫氣需要15-18kg的水。


設(shè)備方面,主要是光伏組件和制氫設(shè)備,以及設(shè)備安裝場地。


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|02 儲氫的主要方式有哪些?


氫是宇宙中最簡單、也是最輕的元素,通常情況下,我們用高壓氣態(tài)儲罐/地下空間來儲存,但它會占據(jù)大量空間。


例如高壓氣態(tài)儲氫,常見的高壓儲氫瓶有35MPa和70MPa兩種規(guī)格,分別對應(yīng)25g/L和41g/L的氫氣密度,儲氣量小。


壓縮成液氫,常溫常壓下對應(yīng)的液氫密度約是70kg/m3,但技術(shù)難度較大,主要應(yīng)用在航天領(lǐng)域。


此外,還有固態(tài)儲氫和有機液態(tài)儲氫方式,現(xiàn)階段很難實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。


被市場看好的還有化合物儲氫的方式,即將氫與其他元素結(jié)合,制造出更容易儲存和運輸?shù)幕衔?,例如合成氨?/p>


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|03 我們能用綠氫來做什么?


氫的熱值高達142MJ/kg,是煤炭、汽油等化石燃料的3-4倍,它可以通過氫內(nèi)燃機和氫燃氣輪機直接燃燒提供動力和電力,還能夠通過氫燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)供熱供電。

當氫作為動力采用燃料電池的方式來利用時,以燃料電池系統(tǒng)效率為50%,汽油機位28%,柴油機為38%,鋰電池系統(tǒng)效率為90%來計算:1kg氫氣用于燃料電池車輛時,相當于6.9L汽油、45L柴油或者18.6k電量的鋰電池。


最重要的是,綠氫燃燒產(chǎn)物只有水,不產(chǎn)生碳排放。


可以用綠氫取代一部分灰氫、藍氫,甚至煤油氣的使用,對鋼鐵、住宅、水泥、工業(yè)、汽車、商業(yè)、石油化工、輕卡和公交車、航運鐵路等行業(yè)降低碳排放量有重要意義。


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|寫在最后


電力需求,具有明顯的季節(jié)性特點,在寒冷的冬天或者炎熱的夏天,電網(wǎng)勢必將承受比春秋季節(jié)更大的壓力。


如果將氫和電結(jié)合在一起,一方面可以平息可再生能源發(fā)電的間歇性波動,同時也可以作為能源的季節(jié)性儲備,形成一個強大的耦合能源網(wǎng)絡(luò)。


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同時,氫的應(yīng)用場景非常廣泛,它可以靈活交易,有觀點認為氫將是未來能源界的“新石油”。


在此,引用1874年的小說《神秘島》里儒勒·凡爾納關(guān)于氫能的設(shè)想:“總有一天,水可以被電解為氫和氧,并用作燃料,而構(gòu)成水的氫和氧……將會成為供暖和照明的無限能源?!?/p>


氫能,驅(qū)動未來。


文中數(shù)據(jù)來源:

①機械工業(yè)出版社 【意】馬克·阿爾韋拉《氫能革命》;

②中國電力出版社 國家電投集團氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中編著《氫能百問》。


文章來源:希倍優(yōu)氫能官微