國際氫能展獲悉，為了實現(xiàn)“雙碳”目標，許多人把目光瞄準了可再生能源。但是，由于可再生能源具有波動性，因此需要大規(guī)模儲能。氫能恰好可以作為一個紐帶——把可再生能源轉(zhuǎn)化為氫，后端再把氫轉(zhuǎn)化成電或其他能源物質(zhì)進行使用。

“將來，氫能可能會在中國或世界能源體系中占非常大的比例，預計在2050年前上漲到10%～12%。”近日，上海交通大學氫科學中心副主任鄒建新在“中國能源安全高峰對話”中如是說。

存儲和運輸是兩大瓶頸

從家用的千瓦級到應用于儲能電站、通信基站、氫動力輪船、飛機等的兆瓦級，氫能用途廣泛;更大級別的氫能甚至在冶金化工、海上風電制氫運輸方面發(fā)揮作用。

目前氫的制備主要依賴化石能源，也就是用天然氣、煤炭和石油制取。“未來的發(fā)展方向是通過清潔能源制氫，即通過水電、光電、風電等可再生能源進行制取，這種氫可稱之為綠氫?！编u建新說，但是綠氫一般在比較偏遠的地方制備，比如我國的新疆、內(nèi)蒙古，以及深遠海地區(qū)，因為這些地方風電光伏資源十分豐富。把清潔的氫高效運輸?shù)叫枰牡胤?，存儲問題和運輸問題是氫安全供給的最大瓶頸。

據(jù)了解，現(xiàn)在氫儲運主要采用高壓氣體方式，比如采用20兆帕的長管拖車，這在未來大規(guī)模氫能利用過程中是無法和制氫及應用端相匹配的。因此，發(fā)展新型技術(shù)是當務之急。

鄒建新提到，氣態(tài)運輸將來會往管道方向發(fā)展，但鋪設管道成本巨大，目前中石化準備建設的400公里長的輸氫管道，要投入200億元，將來若要實現(xiàn)西氫東輸，投資成本則要幾萬億元。

“固態(tài)儲氫是非常好的路徑，氫固化在材料當中，這種情況下安全性非常高，密度大，可逆性也很好。后端氫的應用很廣，氫作為儲能手段將來大有作為?！编u建新說。

新材料實現(xiàn)新裝備

氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要很多關(guān)鍵材料，這些材料是決定將來氫能可以走多遠的“鑰匙”。

在制氫方面，當前制氫路線主要有3種。第一種是堿性水電解制氫，效率可達70%～80%。該方法的優(yōu)點是不受貴金屬限制，可以大規(guī)模使用，缺點是與可再生能源的匹配性不太好;第二種是和可再生能源匹配得非常好的質(zhì)子交換膜水電解制氫，該方法效率可以達到85%以上，但缺點是一定要用到銥金屬，這種金屬十分昂貴且主要被國外一些大企業(yè)掌握，因此發(fā)展受限。而鄒建新推出的第三種路線——固體氧化物電解水制氫，在高溫下效率可達90%以上，這個時候的關(guān)鍵材料就是固體氧化物電解質(zhì)。

為了降低對銥金屬的依賴，此前，鄒建新課題組開發(fā)了一種無銥催化劑，非常適合我國制氫技術(shù)的發(fā)展。其中加了一些稀土元素，可以用來取代銥金屬，實現(xiàn)在酸性環(huán)境中的電解水制氫，使得質(zhì)子交換膜電解水制氫不再受銥金屬限制。

氫儲運環(huán)節(jié)也對材料有很高的要求。傳統(tǒng)氫儲運大多采用高壓氣氫的方式，但氣體在和臨氫材料相互作用時，存在氫脆、泄漏等安全隱患，而且在高壓罐體、閥門、管道等關(guān)鍵材料上我們?nèi)匀皇苤朴趪狻?/p>

近年來，中國工程院院士、上海交通大學教授丁文江領(lǐng)導的團隊在鎂基材料方面開展了很長時間的研究。鎂基材料是我國非常有特色的材料，資源豐富，全球90%的鎂都在中國生產(chǎn)，價格非常便宜。

“另外，它的性能優(yōu)勢是常見材料里儲能最高的，儲氫密度最大可達每升110克，而且使用壽命很長，能達到3000次以上的循環(huán)次數(shù)。在技術(shù)優(yōu)勢方面，它的反應過程比較簡單，就是鎂加氫變成氫化鎂，氫化鎂加熱后可以釋放高純度的氫氣。而且材料使用之后可以回收利用，對環(huán)境十分友好?！编u建新介紹道。

無論是制氫、儲氫，還是用氫，都涉及材料的研發(fā)?！耙淮牧希淮b備。氫能是新興行業(yè)，發(fā)展速度非?？欤枰虏牧蟻黹_發(fā)新的氫能裝備，只有這樣，氫能才能實現(xiàn)更大規(guī)模的應用?！编u建新說。

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