近日,中国科学院院士李灿、清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强做客央视《透视新科技》栏目,就氢能领域目前存在的问题做出解答。
人类早在1807年就开始使用氢能源,瑞士人制造汽车使用氢气发动机,50年代氢能应用于航天领域,我国长征2号和3号运载火箭,都是以液氢为燃料。相对于传统的煤炭、石油等化石能源,氢能清洁高效、储量巨大。国家发改委、国家能源局于2022年3月23日联合印发《氢能产业发展中长期规划》,作为国家首个氢能产业中长期规划,首次明确提出氢能将成为未来国家能源体系的重要组成部分,标志着中国氢能产业进入快速发展轨道。要实现大规模氢能应用,需要解决哪些问题?
制氢成本高,技术难度大,到底难在哪儿?
地球上没有氢气,只有水、硫化氢类似的化合物才能生产出来。水是非常稳定的,要注入大量能量把水分子化学键破坏,把氢气提取出来。电解水制氢,一立方米的氢气,要消耗4.5度电。
氢气没有发展起来主要有两个原因,一是成本,二是基础设施的匮乏,比如柴油车和加油站,以后使用起来会更加的方便,但是氢气运输需要大量的基础设施。实际上,氢的应用比电要早得多,事实上,在电发明之前,城市里的路灯都是靠煤气和煤炭来生产氢气,而氢气占了百分之五十以上。后来又有煤炭、石油、天然气等能源出现,取代了煤炭,氢气的发展相对较晚。
氢能源和其他能源比较,优势体现在哪些方面?
一,氢能产生水绿色低碳,符合未来的发展方向。
二,氢气的高能量密度,煤、石油、天然气都无法与之相比。
三,从原材料上来说,氢气是一种取之不尽用之不竭的能源。
任何能源都有安全隐患,氢气是有安全隐患的,但氢气的优势是,如果发生安全事故氢气产物是水没有辐射,危害偏小。
在氢能领域取得了哪些技术成果?
目前,电解水制氢还存在着一些问题,特别是利用太阳能直接从水中提取氢,这是一个世界性的难题。在国际上,氢的颜色分类除了灰氢、蓝氢、绿氢之外,还有红氢。目前生产绿氢的方法,电解水制氢技术取得了长足的进步,常用的是碱性电解制氢,每立方氢气耗电10.5度电,每小时可生产1000立方米,国内高温氧化电解水制氢技术和国际水平相当。
氢能的储运方面难题在哪?有哪些技术突破?
氢元素是元素周期表上最早的元素,它非常轻,每立方米的氢气只有几克重。在储存和运输过程中,氢的能量密度非常高,体积能量密度低,储存和运输效率都很低。氢气储存和运输时必须高压,还可把温度降到零下253度,变成液氢,密度增加800倍。
还可以通过管道运输,但目前氢气管道只有几千公里。
中国科学家已经在实验室里把氢气吸进一种复合金属材料中,吸收率达8%以上,氢气可以吸收和释放。希望这种新技术能尽快得到证实、实现产业化,这是技术上的突破。目前,氢气可与氮气形成合成氨,在使用时会分解氨生成氢气。
另一种方法是把氢和二氧化碳反应成甲醇,然后重整制氢再把它释放出来。
氢能在应用上有哪些突破?
氢能的应用主要集中在发电、供热、建筑、交通等领域,而在交通领域,除了陆路交通之外,氢能可应用于航空、航空、无人机等领域。
我国的氢能源发展瓶颈在哪儿?实现广泛应用还要多久?
基础设施不完善,要大力发展氢能源汽车,就必须将加油站改造成油氢混合燃料站。还有很多氢气的标准有待更新,目前氢气依旧列为危险化学品。