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“氢”装上阵 成都的机会和前景如何
2021-03-25 13:51:13   来源:成都日报    
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氢能源 下一个风口?!■氢能是被公认的清洁能源,被誉为21世纪最具发展前景的二次能源。■在中国,采用天然气制氢占比48%、煤气化制氢占...
氢能源 下一个风口?!

■氢能是被公认的清洁能源,被誉为21世纪最具发展前景的二次能源。

■在中国,采用天然气制氢占比48%、煤气化制氢占比30%、电解制氢占比4%。

■逐步减少化石能源比例是实现2030年二氧化碳碳达峰和2060年碳中和目标的必由之路。

■四川省天然气产量占全国产量的25%,发展氢能产业有巨大的市场前景。

■成都氢能已形成“制备—存储—运输—加注—应用”产业链条。

应对气候变化挑战,发展绿色能源技术,将决定全球下一轮经济能否实现高质量和可持续发展。为此中国已作出承诺,到2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和。

减少碳排放、发展清洁能源是未来发展的必经之路,氢路径、氢经济已成为各国顶层设计里考虑的因素。美国提出2040年全面实现“氢经济”目标,法国发布“氢计划”,德国出台了《国家氢能战略》,日本正致力于打造“氢社会”……

此前公布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确提出推动能源清洁低碳安全高效利用,深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型。要构建市场导向的绿色技术创新体系,实施绿色技术创新攻关行动,开展重点行业和重点产品资源效率对标提升行动。要在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。

氢能产业或将成为下一个风口行业。那么在氢能产业领域,成都的机会和前景怎么样?

看技术

甲烷变氢气转化率90%以上 实现二氧化碳零排放

“要改变中国未来30年的能源结构,氢能经济是关键。”在今年3月举行的中国发展高层论坛上,麦肯锡公司董事长、全球总裁施南德在会上这样说。

氢能作为清洁、高效、可存储的二次能源,的确是推动传统化石能源清洁高效利用的理想能源。然而,在2015年的底特律车展“世界汽车新闻”大会上,特斯拉的CEO马斯克也提出了质疑——“如果你拿一块太阳能电池板直接给电池组充电,与电解相比,制取氢、分离氧气、压缩氢气等反应,这大约是其效率的一半。”

事实上,从制氢的角度来看,马斯克的言论并没有错,因为用氢作为燃料驱动车辆确实环保,但是目前制氢的过程却并不环保。

现阶段,国内主要采用的制氢方式是化石能源重整制氢和水电解制氢,化石能源重整制氢会排放大量二氧化碳、二氧化硫以及废水等污染物,水电解制氢能量转化率不高且成本太高。

日本掌握了全球85%的氢燃料技术专利,并且拥有全球最大的制氢工厂。他们将水作为制氢所需的原材料之一,电力则来自太阳能发电,即便如此,也无法做到在制氢过程中“零排放”。

鱼和熊掌如何兼得?四川大学物理学院教授芶富均带领的液态金属团队研发的液态金属热裂解装置,以液态金属为媒介,助力甲烷裂解。相较于日本制氢技术的环保性突出而言,这项技术突破能够直接实现零排放、低成本、高效制氢。

“利用液态金属产生稳态热解温度场,结合液态金属本身的催化特性,诱导甲烷分子裂解形成氢气和固态碳。”芶富均教授说,由于氢气和固态碳密度远低于液态金属,裂解后的固态碳漂浮在其表面,如同油脂浮在水面,能轻易实现碳、氢气和液态金属分离,使制氢反应持续进行,而这种技术的使用将使甲烷转化率达到90%以上。

看优势

四川清洁能源“家底”丰厚 成都正加快布局氢能产业

随着绿色环保观念不断深入人心,国内各地纷纷“争抢”清洁能源产业制高点,其中氢能产业风口正紧。据不完全统计,全国已有36个省市已经发布了氢能产业规划,氢燃料电池产业园数量超过了40个。

四川省作为天然气资源大省,占全国总产量的25%,发展氢能产业具有巨大的市场前景。成都发展氢能的优势在于地理条件优越,天然气储量丰富。

“目前,四川省天然气及页岩气资源储量十分丰富,这是发展氢气能源的良机。”芶富均说,发展低成本、无二氧化碳排放、高效的天然气绿色氢能技术,有利于改善四川省能源结构,促进天然气就地绿色转换。

当前,成都正在氢能价值链高端环节加快布局,关键技术研究领域已实现突破——

西南交大研制的世界首列氢燃料电池混合动力有轨电车在唐胥铁路投入示范运行;电子科大开发出无人机用燃料电池产品并试飞成功;四川大学开发出高性价比钒钛四元储氢材料;清华四川能源互联网研究院实现SOFC高温燃料电池发电及SOEC电解制氢系统研发集成……

越来越多的“氢能+科技”的创新成果逐渐面世,高校与企业正站在时代风口厚积薄发。此外,成都创新产业发展环境不断优化,产学研协同创新合作支持力度不断加大。已成立成都氢能产业技术研究院、成都市氢能及燃料电池产业发展促进会等平台,建设清华四川能源互联网研究院智慧氢能系统实验室、中自环保国家企业技术中心等氢能基础研究策源地。

芶富均带领的液态金属团队研发出的液态金属热裂解装置,将进一步推动制氢技术发展,为降低成本、提升转化率和附加值提供未来探索方向,持续助力氢能产业继续聚新技术,强产业。

打通氢能产业市场壁垒势在必行。未来随着关键技术不断突破和提升,氢能产业有望爆发式增长。

看发展

多项政策持续加码 成都已成为全国氢能第四城

3月19日,成都市生态环境局出台《成都市2021年大气污染防治工作行动方案》,成都市将根据全市新能源汽车推进情况,2021年新能源汽车推广方案,力争2021年底新能源汽车占比达到4%。

时隔数日,成都再次正式印发《成都市加氢站建设运营管理办法(试行)》,明确了成都市行政区域内加氢站(包括独立加氢站、合建站、制氢加氢一体站)建设的规划、审批、设计、施工、验收,以及加氢站运营与安全管理要求等。

短时间内的多项政策叠加并非后知后觉,事实上,成都的氢能发展多年前就已起步——

自2019年正式启动“绿色氢都”以来,成都市围绕氢能产业招大引强、集群培育、技术创新、基础设施保障、产业生态营造等,不断完善顶层设计、加大扶持力度、破除发展制约,出台《成都市人民政府办公厅关于促进氢能产业高质量发展的若干意见》及实施细则等支持政策,成都发展为全国氢能第四城,实现氢能产业从全国“并跑”到“领跑”的质变。

去年9月,省经信厅印发《四川省氢能产业发展规划》,明确提出,将按照“市场主导、自主创新、开放合作、安全发展”的原则,将氢能产业打造为构建“5+1”现代产业体系的重点。以打造完善的氢能产业生态为导向,以自主创新为重点,突出本地优势及特色,突破燃料电池关键技术,提高产品经济性和市场竞争力,丰富示范应用场景,创新商业模式,提升产业装备水平,强化氢能供给体系,完善产业政策及标准法规体系,推动氢能及燃料电池产业高质量发展。

站高谋远的顶层设计之下,未来氢能“超速度”发展令人期待。

传统的绿色出行方式是指公共交通、自行车出行,在芶富均看来,氢燃料电池的出现会重新界定绿色出行的方式。

目前,燃料电池汽车示范应用已初具规模。截至2020年底,成都市推广燃料电池汽车220辆,累计安全运营超730万公里、单车最高运行里程超13万公里,是全国第四个实现百台以上规模燃料电池公交车商业运营的城市,也是西南地区首个开展燃料电池物流车示范的城市。“随着加氢站分布式布局范围加大,如果开新能源汽车的出行成本降下来,受欢迎度将大大提升。”芶富均教授说。

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