氫能是公認的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。近年來(lái)，我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發(fā)展規劃，并且目前我國已在氫能領(lǐng)域取得了多方面的進(jìn)展，在不久的將來(lái)有望成為氫能技術(shù)和應用領(lǐng)先的國家之一，也被國際公認為最有可能率先實(shí)現氫燃料電池和氫能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的國家。
大規模利用將在10年后
據美國氫氣協(xié)會(huì )分析，2007年全球年生產(chǎn)氫氣超過(guò)5000萬(wàn)噸，氫燃料汽車(chē)正在加快推向商業(yè)化。但由于目前制氫成本大約為汽油成本的2~4倍，且氫氣的大量生產(chǎn)需要能源和基礎設施，成為主導燃料仍存在許多問(wèn)題，因此專(zhuān)家普遍認為，氫能的大量利用將在10多年后。未來(lái)隨著(zhù)制氫規模的擴大，預計在2015~2020年期間，制氫成本將與汽油成本相當，這將主要取決于燃料電池汽車(chē)的推廣和使用。如果投入批量化生產(chǎn)，預計到2015年燃料電池汽車(chē)的生產(chǎn)成本將僅比傳統汽車(chē)高20％。
世界各國都在加快涉足氫能開(kāi)發(fā)和利用。國外氫能的發(fā)展不再單純停留在技術(shù)領(lǐng)域上，已產(chǎn)生了“氫能經(jīng)濟”新經(jīng)濟模式的理念。如美國對氫能技術(shù)非常重視，雖然目前仍處于示范階段，但其氫能的技術(shù)條件已經(jīng)成熟。有專(zhuān)家預測，美國燃料電池汽車(chē)、氫能生產(chǎn)和加氫基礎設施的商業(yè)化可望在2015年之前實(shí)現。按照美國氫能技術(shù)路線(xiàn)圖，到2040年美國將走進(jìn)“氫能經(jīng)濟”時(shí)代。在這一階段氫能將最終取代石化能源成為市場(chǎng)上最廣泛使用的終端能源。
中國與領(lǐng)跑者齊頭并進(jìn)
中國的中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃戰略也把氫能列為重點(diǎn)之一，有關(guān)科研機構和企業(yè)表現出了極大的熱情。目前我國已在制氫技術(shù)、儲氫材料和氫能利用等方面進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng )性的工作，擁有一批氫能領(lǐng)域的知識產(chǎn)權，其中有些研究工作已達到國際先進(jìn)水平。
目前國內已有數十家院校和科研單位在氫能領(lǐng)域研發(fā)新技術(shù)，數百家企業(yè)參與配套或生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，我國已在氫能領(lǐng)域取得諸多成果，特別是通過(guò)實(shí)施“863”計劃，我國自主開(kāi)發(fā)了大功率氫燃料電池，開(kāi)始用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機和移動(dòng)發(fā)電站。2006年10月，由江蘇鎮江江奎科技有限公司、清華大學(xué)、奇瑞汽車(chē)三方自主研發(fā)的“示范性氫燃料轎車(chē)研制項目”通過(guò)國家級專(zhuān)家組評審，標志著(zhù)我國第一臺具有完全自主知識產(chǎn)權的以氫燃料為動(dòng)力的汽車(chē)研制成功，我國氫動(dòng)力技術(shù)已達國際同步領(lǐng)先水平。
上海作為我國氫能產(chǎn)業(yè)最領(lǐng)先的地區，2007年11月建成中國第一個(gè)汽車(chē)氫氣充裝站，并計劃2009年形成千輛級氫能汽車(chē)的生產(chǎn)能力，2011-2012年則可望達到萬(wàn)輛級產(chǎn)能，并加快氫能汽車(chē)的基礎設施建設，初步建成加氫站網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)，我國氫燃料電池汽車(chē)國家標準編制也在上海啟動(dòng)，可望于今年內完成。
目前，我國要大規模推廣氫能利用仍需要解決氫源問(wèn)題。我國南部和西南地區勢能差大，水資源豐富，水電發(fā)達，在豐水期可用大量剩余電力通過(guò)電解水制取氫。氫還可以從石油、天然氣和煤等化石燃料中制取，以及從甲醇、烴類(lèi)等通用燃料中轉化而得。此外生物質(zhì)能也可成為氫的重要來(lái)源，如細菌制氫、發(fā)酵制氫及沼氣回收制氫等，傳統的工業(yè)礦物如硼氫化鈉等及工業(yè)副產(chǎn)氫也是獲取氫的有效途徑。
制氫工藝技術(shù)路線(xiàn)多樣
傳統制氫法主要分為礦物燃料制氫和電解水制氫。目前，一些新的制氫方法開(kāi)始受到人們的關(guān)注，如生物制氫、太陽(yáng)能制氫和核能制氫等。國內制氫工藝主要有電解水制氫和以煤、石油腦、煉廠(chǎng)氣、焦爐氣、天然氣為原料在高溫下進(jìn)行蒸汽轉化制氫。一些合成氨裝置、甲醇裝置將含氫尾氣等氣體利用變壓吸附技術(shù)也能回收少量的氫氣。
許多專(zhuān)家結合我國資源特點(diǎn)與現實(shí)情況提出了氫的制取方案：中短期內應利用現有的石油和化工制氫能力，發(fā)展天然氣與氫氣混合的富氫技術(shù)，研究潔凈煤和可再生能源制氫技術(shù)；中長(cháng)期內應使潔凈煤制氫技術(shù)和可再生能源制氫技術(shù)實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)應加快基礎設施和示范項目建設。為迎接“氫經(jīng)濟時(shí)代”的到來(lái)，需要提前發(fā)展基礎設施，包括建設氫能管道網(wǎng)、儲存設施、加氫站等。
基于我國是世界第一大焦炭生產(chǎn)國且焦爐氣浪費嚴重的事實(shí)，有專(zhuān)家提出，用焦爐氣制氫有可能成為我國開(kāi)發(fā)氫能源的新途徑。焦爐氣原始含氫量就高達55％，可單憑變壓吸附法就能將其高效分離出來(lái)，制氫成本低，只相當于電解水制氫成本的1／4-1／3；焦爐氣所含的大量碳氫化合物也可應用重整技術(shù)轉化為氫氣。目前，利用焦爐氣制氫已引起業(yè)界的很大興趣?？梢灶A見(jiàn)，在即將到來(lái)的清潔能源時(shí)代，焦爐氣有望成為我國未來(lái)重要的氫氣供應源。
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