1分钟,提升对绿氢的认识!

发布日期:2022-09-16· bob天博体育 仲新源

绿氢作为能源,最早的应用可以追溯到19世纪末的一个村庄,丹麦科学家保罗·拉·库尔在他任教的阿斯科乌,用风机产生的电力电解水,位于风力涡轮机大楼下面的电解地下室,一共装有10个电解槽。

绿氢作为能源,最早的应用可以追溯到19世纪末的一个村庄。丹麦科学家保罗·拉·库尔在他任教的阿斯科乌,用风机产生的电力电解水,位于风力涡轮机大楼下面的电解地下室,一共装有10个电解槽。在有风的日子里,每小时生产多达1000升(1m?)氢气。

百年以后,面对“环境危机”和“能源转型”,氢的制、储、运、用技术成为21世纪最受瞩目的焦点。

01 制取绿氢需要哪些资源?

电解水制氢,生产原料主要是“绿电”和“纯水”。

“绿电”就是风、光等可再生能源生产的清洁电力,制取1kg氢气,约需消耗56度电。

纯水也称为“原料水”,用来制氢需要符合国内相关的水质要求,即GB/T 37562—2023《压力型水电解制氢系统技术条件》中的规定——电导率≤1mS/m(碱性电解水制氢系统)。

根据反应式,理论上制取1kg氢气需要9kg的水,但考虑到制取纯水的消耗和其他消耗,实际上制取1kg氢气需要15-18kg的水。

设备方面,主要是光伏组件和制氢设备,以及设备安装场地。

表一:制取1kg绿氢需要的资源(仅参考)

02 储氢的主要方式有哪些?

氢是宇宙中最简单也是最轻的元素,通常情况下,用高压气态储罐/地下空间来储存,但它会占据大量空间。

如高压气态储氢,常见的高压储氢瓶有35MPa和70MPa两种规格,分别对应25g/L和41g/L的氢气密度,储气量小。

压缩成液氢,常温常压下对应的液氢密度约是70kg/m?,但技术难度较大,主要应用在航天领域。

此外,还有固态储氢和有机液态储氢方式,现阶段很难实现大规模应用。

被市场看好的还有化合物储氢,即将氢与其他元素结合,制造出更容易储存和运输的化合物,如合成氨。

表二:不同燃料能量密度数据(仅参考)

03 bob天博体育能用绿氢来做什么?

氢的热值高达142MJ/kg,是煤炭、汽油等化石燃料的3-4倍,它可以通过氢内燃机和氢燃气轮机直接燃烧提供动力和电力,还能够通过氢燃料电池发生电化学反应实现供热供电。

当氢作为动力采用燃料电池的方式来利用时,以燃料电池系统效率为50%,汽油机位28%,柴油机为38%,锂电池系统效率为90%来计算:1kg氢气用于燃料电池车辆时,相当于6.9L汽油、45L柴油或者18.6k电量的锂电池。

最重要的是,绿氢燃烧产物只有水,不产生碳排放。

可以用绿氢取代一部分灰氢、蓝氢,甚至煤油气的使用,对钢铁、住宅、水泥、工业、汽车、商业、石油化工、轻卡和公交车、航运铁路等行业降低碳排放量有重要意义。

表三:bob天博体育能用1kg绿氢做什么?(仅参考)

写在最后

电力需求具有明显的季节性特点,在寒冷的冬天或者炎热的夏天,电网势必将承受比春秋季节更大的压力。

如果将氢和电结合在一起,可以平息可再生能源发电的间歇性波动,同时也可以作为能源的季节性储备,形成一个强大的耦合能源网络。

同时,氢的应用场景非常广泛,它可以灵活交易,有观点认为氢将是未来能源界的“新石油”。

在此,引用1874年的小说《神秘岛》里儒勒·凡尔纳关于氢能的设想:“总有一天,水可以被电解为氢和氧,并用作燃料,而构成水的氢和氧……将会成为供暖和照明的无限能源。”

氢能,驱动未来。


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