2022年6月29日

氢燃料的吸引力在于,作为地球上的一种资源,它几乎取之不尽. 但工程师们应该如何实现绿色氢气?

如果你对氢感兴趣的话, “绿色氢”这个词大家可能见过.

而绝大多数氢气是由天然气产生的, 绿色氢是由电解水产生的. 如果电流是由可再生能源(e.g.如风能、太阳能或水力发电),产生的氢被称为绿色氢.

根据国际能源署的数据,少于0.现在1%的氢是通过电解水产生的. 然而, 随着推荐十大靠谱网堵平台向低排放和清洁转型, 健康的环境, 绿色氢可能开始在可持续变化中发挥重要作用.

分离公司2 经常排放到大气中,导致全球变暖. 根据 国际能源机构 (IEA),氢气的产生负责CO的产生2 每年排放约8.3亿吨二氧化碳. 为了对抗这些二氧化碳2  “绿色氢”被认为是一种可能的清洁能源替代品.

国际能源机构, 工业氢气需求,2020年,国际能源署,巴黎http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/hydrogen-demand-in-industry-2020http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/hydrogen-demand-in-industry-2020

绿色氢是怎么做到的 成为一个流行词?

人们对上世纪70年代首次提出的氢经济抱有很高的期望. 但是氢作为一种可再生能源, 低碳车用燃料, 加热, 此外,能源储存一直被回避, 被高成本所阻碍, 低效率, 以及缺乏基础设施和存储技术.

然而,变化正在发生. 国际能源署(IEA)在其2019年6月的报告中称今年是氢气“势头空前”的一年, 氢气的未来根据论文 电解制氢 在过去,专注于汽车氢燃料电池的倡议是一个完全的焦点. 

2022年的情况有所不同,脱碳的压力促使全球经济政策制定者和企业将氢作为一种降低交通运输以外行业排放的方式. 

制造和使用氢气的成本正在降低,可再生能源已经成为一个关键的驱动因素. 

氢气被视为储存剩余电力的低成本选择之一, 而不是风能或太阳能发电. 

来源: http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-installed-electrolysis-capacity-by-technology-2015-2020国际能源机构, 2015-2020年全球技术电解装机容量,国际能源署,巴黎http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-installed-electrolysis-capacity-by-technology-2015-2020

所以,什么是陷阱?

该报告估计,每年近7000万公吨的氢(用于石油和氨的生产)是通过流重整裂解天然气制成的,这是一种碳密集的方法. 

对于清洁的氢气来说,电解仍然是绿色氢气最可行的选择. 

问题是电解氢气的成本太高了. 它比蒸汽重整贵两倍. 

绿色氢气的投资从202年的零增长到2021年的121千兆瓦,涉及136个计划和开发阶段的项目,总价值超过5000亿美元.

许多国家的公司已经结成了联盟 在未来六年内将产量提高五十倍. 现在在澳大利亚有大型工厂, 法国, 德国, 荷兰, 巴拉圭, 葡萄牙, 美国.K.,以及美国.S. 最雄心勃勃的计划是在澳大利亚的皮尔巴拉地区.

但也有一些变化需要考虑.

随着可再生能源在未来提供廉价的电力,电解槽的成本有望成为焦点. 

材料科学家和工程师们现在正在研究更好的催化剂, 膜, 和结构组件, 以及制造方法, 这可以降低运营成本,并使水制氢成为低碳经济的一部分. 

现有的技术包括目前的估计,电解约占当今生产氢气的4%, 但近年来,人们对这项技术的兴趣激增. 

使用这种氢的装置的数量和规模都在增加. 2018年,电解槽装机容量超过20MW.  

两种电解槽技术在其当前的生命周期内已被大规模商业化. 

质子交换膜(PEM)和碱性电解. 这两种方法都在50-80°C的低温下工作,而不是高温电解. 目前电解方面的许多研究都旨在进一步降低成本. 

澳大利亚会成为下一个绿色氢超级大国吗?

In 2020, 澳大利亚政府迅速批准了世界上最大的计划中的可再生能源出口设施, 亚洲可再生能源中心. 

该项目将拥有高达150亿瓦的风能和太阳能发电能力, 其中120亿瓦将用于绿色氢气生产. 据估计,该枢纽在2027年建成后将拥有1亿瓦特的电解能力. 

这些努力将使澳大利亚成为世界氢能源的领导者,到2022年,全国的氢活动将飙升. 2022年6月,澳大利亚政府宣布6亿澳元(413美元)的投资.300万美元)的澳大利亚绿色氢分配网络已经签署. 它将由澳大利亚氢气燃料公司(H2FA)和CLARA能源公司建造. 

这条氢高速公路将包括休谟高速公路沿线的5个氢燃料补给站, 墨尔本和悉尼之间, 为支持货运和物流公司向氢燃料过渡. 

与此同时, CLARA能源公司计划在2025年前在新南威尔士州(NSW)开始运营它所说的世界上最大的绿色氢气生产设施之一. 

国际能源机构, 2018- 2021年9月,政府氢战略年度公告,国际能源署,巴黎http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/annual-announcements-of-government-hydrogen-strategies-2018-september-2021http://www.iea.org/data-and-statistics/charts/annual-announcements-of-government-hydrogen-strategies-2018-september-2021

该工厂可以生产25个,第一阶段每天生产000kg的绿色氢, 有潜力扩大到100,每天000公斤. 

这被认为是使澳大利亚脱碳的唯一有效方法之一. 

工程师们应该注意到氢气是他们工作的一部分, 随着绿色氢气投资从202年的零增长到2021年的121千兆瓦,计划和开发阶段的136个项目总额超过5000亿美元.

许多国家的公司已经结成联盟,在未来六年内将产量增加50倍. 现在在澳大利亚有大型工厂, 法国, 德国, 荷兰, 巴拉圭, 葡萄牙, 美国.K.,以及美国.S. 最雄心勃勃的计划是在澳大利亚的皮尔巴拉地区. 

如果你想成为未来绿色氢能源的一份子 氢能专业能力证书-生产,交付,储存和使用 课程可能就是你想要的.

参考文献

Longden T.F, Jotzo谈到中美两国做出.普拉萨德米. 安德鲁斯,R. (2020), 澳大利亚的绿色氢气生产成本:可再生能源和电解槽成本的影响, CCEP工作文件20-07, 工作文件ZCWP03-20, 2020年8月, 澳大利亚国立大学.

帕特尔,., & Ayers, K. (2019). 电解制氢. 遥感学报,44(09),684-685. http://doi.org/10.1557 /夫人.2019.210

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