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劉泰生:海水直接電解水制氫突破,成本降至0.3元/立方米
最后更新: 2024-05-08 22:06:26幾年前談氫需求,一直圍繞著氫燃料電池車方面的應(yīng)用。實(shí)際上,氫能在其它領(lǐng)域有更多用量,更大需求。第一個(gè)領(lǐng)域是化工和冶金。例如剛才介紹的煤焦油,煤的多聯(lián)產(chǎn),再包括石化,都需要?dú)錃?。以前對氫的需求被高氫價(jià)掩蓋了,只能用別的產(chǎn)品替代;現(xiàn)在很多地方都在談氫冶煉,煉鋼過程不再用碳,轉(zhuǎn)而用氫,鋼的品質(zhì)會(huì)更高,甚至給國家鋼鐵冶煉行業(yè)帶來翻天覆地的變化。
第二個(gè)領(lǐng)域是儲(chǔ)能,特別是長期儲(chǔ)能。短期儲(chǔ)能方面有鋰電池,長期儲(chǔ)能方面目前公認(rèn)的兩種途徑,一是抽水蓄能,二是儲(chǔ)氫。隨著國家新型電力系統(tǒng)不斷發(fā)展完善,新能源供應(yīng)越來越大,儲(chǔ)能需求也越來越高。儲(chǔ)氫需求自然也相應(yīng)增加。氫越便宜,儲(chǔ)氫的經(jīng)濟(jì)性就越好,需求量就越大。隨著可再生能源制氫價(jià)格的降低,儲(chǔ)氫行業(yè)競爭力會(huì)越來越強(qiáng),市場需求量會(huì)越來越大。
第三個(gè)領(lǐng)域是碳中和。實(shí)現(xiàn)CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,二氧化碳捕集、利用和封存),大規(guī)模利用二氧化碳,并且產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值,必然需要利用氫能。未來碳中和最能解決規(guī)模化和具有經(jīng)濟(jì)性的重要途徑之一就是二氧化碳加氫的催化反應(yīng)生成以甲醇為代表的化工產(chǎn)品。在化工行業(yè),俗話說“甲醇生萬物”,有了甲醇,就能再生產(chǎn)乙烯、聚酯等各種物質(zhì),這樣碳中和的價(jià)值化就實(shí)現(xiàn)了。所以,未來氫能在碳中和領(lǐng)域會(huì)發(fā)揮巨大作用。二氧化碳制甲醇,甲醇作燃料燒了之后再收集,這樣就能形成碳循環(huán)。
CCUS技術(shù)示意圖,圖自論文《我國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究》,發(fā)表于中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2021年第6期
總之,氫能在未來產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域里運(yùn)用會(huì)越來越廣泛,因?yàn)樗袃煞矫娴耐七M(jìn),可再生能源制綠氫的成本極大下降,使得對氫需求呈現(xiàn)爆炸式增長。低價(jià)、高需,這兩者結(jié)合后,氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了拐點(diǎn)。
此外,在整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈上,也出現(xiàn)了很多新技術(shù)。
第一,固態(tài)儲(chǔ)氫使得儲(chǔ)運(yùn)成本進(jìn)一步下降,安全性進(jìn)一步提高。以前都是用氣瓶來儲(chǔ)氫,現(xiàn)在固態(tài)儲(chǔ)氫安全性更高,存儲(chǔ)量更大。
第二,在管道輸運(yùn)方面,氫與天然氣混合輸運(yùn),這些話題也慢慢提上議程,使得氫的運(yùn)輸與使用更加經(jīng)濟(jì)。
第三,氫制氨。把氫和氮?dú)饨Y(jié)合起來生成氨,運(yùn)輸后再分解為氫和氮。
綜上,氫的儲(chǔ)存運(yùn)輸,在這幾年得到蓬勃發(fā)展,使得大家以往對其經(jīng)濟(jì)性與安全性方面的擔(dān)憂得到進(jìn)一步緩解。供應(yīng)、需求、運(yùn)輸存儲(chǔ)等方面的問題在這幾年里面都得到了極大解決,所以氫能行業(yè)快速發(fā)展,有需求就有投入,有投入就有辦法降成本。只要市場規(guī)模擴(kuò)大,行業(yè)發(fā)展馬上會(huì)進(jìn)入快車道。
觀察者網(wǎng):您剛才說了不少前提、場景以及生態(tài),中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況與歐、美、日的對比情況怎么樣?
劉泰生:他們也經(jīng)歷過一次反復(fù)。整體而言,10年前,日本、歐洲比中國先進(jìn)。尤其是在歐洲,關(guān)于綠能等話題討論較多,歐洲的海上風(fēng)電技術(shù)、陸上風(fēng)電技術(shù)確實(shí)比中國領(lǐng)先。當(dāng)時(shí)中國很多風(fēng)電企業(yè)、太陽能企業(yè)要到歐洲去學(xué)習(xí)技術(shù)、購買技術(shù)。當(dāng)時(shí)他們在政策上也較激進(jìn),在整體環(huán)境與技術(shù)上都領(lǐng)先于中國。
但是在目前階段,形勢已經(jīng)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。
首先,從可再生能源角度出發(fā),無論是風(fēng)電還是太陽能,中國已經(jīng)走在世界前列。整個(gè)風(fēng)電的效率、規(guī)模、單機(jī)功率、成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于歐洲,太陽能也是一樣。中國的可再生能源,包括水電,全面領(lǐng)先于世界各國,這為制氫打下基礎(chǔ)。
在氫領(lǐng)域,各方面業(yè)務(wù)都取得了明顯突破,尤其是儲(chǔ)氫,是以前美、歐、日所忽略的部分。長期以來,西方一直用儲(chǔ)氫罐來儲(chǔ)氫,如果我們繼續(xù)走這條路線,可能一直跟在后面,永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先。現(xiàn)在,國內(nèi)在固態(tài)儲(chǔ)氫、氨氫轉(zhuǎn)化等新路徑上取得了很好的成效。
由于氫能價(jià)格偏貴等原因,歐、美、日氫能產(chǎn)業(yè)一度進(jìn)入低谷,比如豐田雖然在很長一段時(shí)間內(nèi)把氫燃料電池的專利握得很緊,但是因?yàn)楦刹幌氯?,所以干脆全放開了,希望得到社會(huì)廣泛應(yīng)用,把汽車產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)起來。為什么他們放開了?當(dāng)時(shí)在日本國內(nèi)也沒辦法,走不下去了,全世界都進(jìn)入了一個(gè)低谷期。這幾年,他們慢慢從低谷期爬起來了,也制定了相應(yīng)氫能的支持計(jì)劃或開發(fā)計(jì)劃?,F(xiàn)在很多歐洲國家也在開展“綠電制綠氫”的大規(guī)模嘗試,比如幾家公司在挪威海上開展海水淡化后,再用海上風(fēng)電制氫,再合成氨等。但是整體而言,從目前來看,中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展至少不落后于歐、美、日的發(fā)展。從市場角度看,中國比他們的機(jī)遇應(yīng)該更好一些,也許未來氫能最大的市場機(jī)遇就在中國。
2022年5月,歐盟推出REPowerEU計(jì)劃,提出在2030年之前要達(dá)到年產(chǎn)1000萬噸可再生氫的能力。
觀察者網(wǎng):最后一個(gè)問題,很多網(wǎng)友朋友關(guān)心這個(gè)產(chǎn)業(yè)會(huì)不會(huì)面臨某些環(huán)節(jié)的“卡脖子”?
劉泰生:目前來看,基本上都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,比如我們的海水制氫,整套設(shè)備,從風(fēng)電設(shè)備到電纜、電解槽,再到所有監(jiān)控、電源系統(tǒng),全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,換言之,如果這條路線繼續(xù)走下去,全國產(chǎn)是沒問題的。
儲(chǔ)運(yùn)方面剛才我也講到了,儲(chǔ)氫罐可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,固態(tài)儲(chǔ)氫也可以全國產(chǎn)化,氨氫轉(zhuǎn)化也基本全國產(chǎn)化。至于氫燃料電池里有一些關(guān)鍵催化劑確實(shí)是進(jìn)口的,掌握在西方手里,這是事實(shí)。但我個(gè)人相信,通過幾年努力,也可以達(dá)到完全國產(chǎn)化。氫燃料電池問題解決后,氫能產(chǎn)業(yè)鏈全國產(chǎn)化基本就沒有阻礙了。
關(guān)于氫化工、氫冶煉,我相信以中國人的智慧和能力,肯定能解決這個(gè)問題。雖然現(xiàn)在還沒有開始用氫冶煉鋼鐵,但是我相信,只要開始干,肯定沒問題。再比如,中國有很多地方已經(jīng)開始嘗試氫與二氧化碳的合成,甚至于有些地方已經(jīng)合成淀粉。我認(rèn)為,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈,從技術(shù)、生產(chǎn)及市場都已經(jīng)打通了,除了極個(gè)別的點(diǎn)需要努力以外,基本上已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)完全國產(chǎn)化。
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- 責(zé)任編輯: 袁逸泓 
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