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來源: 發布時間:2023-04-29

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氫能在能源供給側和消費終端轉型發展中可以發揮重要作用。在能源供給側,氫能可以消納可再生能源電力,實現能量在時間上的存儲和空間上的轉移。相對于其他儲能方式,氫能具備規模優勢;在能源消費終端,氫健康氫能可以實現零排放、零污染,減少碳排放。2020年9月,在第七十五屆大會一般性辯論上,中國提出力爭2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的目標。在實現目標的過程中,氫能的應用除了可以減少碳排放、助力碳達峰,還可以通過氫與二氧化碳反應制成有機化學品,實現碳中和。質子交換膜 離子在市場化進程方面,堿水電解(AWE)作為較為成熟的電解技術占據著主導地位,尤其是一些大型項目的應用。

氫氣比重小、擴散快,其導熱系數是空氣的8.4倍,因此常被用作發電機組的冷卻劑,可以大幅降低風摩擦損耗,對于1GW的發電機組,氫氣純度每提高1%,可以節約228kW的能源。與ALK技術對比,PEM水電解制氫技術啟停速度快、負荷波動范圍廣、產氫壓力高,尤其適合利用可再生能源電力(尤其是離網電力)制氫,是實現大規模水電解制氫應用較有效的方式之一。此外,氫健康它還可以實現對風電、水電、光伏電等電力能源的調峰運行和對棄電資源的充分利用,因而成為大規模、高效儲能的重要方式之一。

綜合活性和穩定性等因素,目前工業上選用的PEM電解槽陽極催化劑以銥黑以及IrO2等為主。不同催化材料的陽極過電勢通常為200~500mV。在高電位、氧化、酸性環境下,PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻,氫健康能滿足該要求的催化材料但限于某些貴金屬。通常,活性越高的金屬,其在水電解過程中越容易溶解,穩定性越差。例如:從金屬活性角度來講,氫健康金屬活性由高到低的順序為Os>Ru>Ir>Pt>Au;但從金屬穩定性角度來講,其穩定性由高到低的順序為Au>Pt>Ir>Ru>Os。為了實現“碳達峰”和“碳中和”目標,未來以化石能源制氫的方式勢必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代。

氫健康氫利用的途徑主要是燃料電池移動動力、分布式電站、化工加氫,新興發展的是氫燃料汽輪機、氫氣冶金等。氫能的利用需要從制氫開始,由于氫氣在自然界極少以單質形式存在,需要通過工業過程制取。氫氣的來源分為工業副產氫、化石燃料制氫、電解水制氫等途徑,差別在于原料的再生性、CO2排放、制氫成本。目前,世界上超過95%的氫氣制取來源于化石燃料重整,生產過程必然排放CO2;約4%~5%的氫氣來源于電解水,生產過程沒有CO2排放。制氫過程按照碳排放強度分為灰氫(煤制氫)、藍氫(天然氣制氫)、綠氫(電解水制氫、可再生能源)。氫能產業發展初衷是零碳或低碳排放,因此灰氫、藍氫將會逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代,綠氫是未來能源產業的發展方向。PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻,能滿足該要求的催化材料但限于某些貴金屬。哪里可知賽克賽斯用的質子交換膜

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