一、主流制氢技术的解读
电解水制氢已经成为当下最主流的制氢方式之一。其原理在于通过电能分解水分子,从而得到氢气和氧气。其中,碱性电解、质子交换膜电解以及固体氧化物电解是这一领域的主要技术路径。电解水制氢的优势在于其能够产生所谓的“绿氢”,也就是在可再生能源的驱动下,实现零碳排放。这一技术已经相当成熟,并且非常适合分布式生产。电解水制氢的高电耗成为其面临的一大挑战,占到了制氢成本的80%。要想降低成本,必须依赖廉价的可再生能源,如风光发电。
尽管化石燃料制氢仍然是当前全球氢产量的主要来源,但其面临着巨大的挑战。天然气蒸汽重整、煤气化等方式虽然能够实现大量制氢,但同时也伴随着大量的二氧化碳排放。这种“灰氢”的生产方式无疑与当下的碳中和目标背道而驰。如何将这种传统的制氢方式转型为更加环保的“蓝氢”成为业界关注的焦点。
工业副产氢则是当前的一种过渡性制氢方式。其以焦炉煤气、氯碱尾气等工业副产品为原料进行提纯,虽然成本较低,但产量受限。尽管如此,这种方式仍然在一定程度上缓解了当前对氢气的需求压力。
除此之外,还有一些新兴的技术值得我们关注。生物质制氢、光解和热化学制氢等新型技术虽然在现阶段还处于实验室阶段,但它们为未来的制氢方式提供了更多的可能性。生物质制氢虽然碳排放较低,但其效率仍有待提升。而光解和热化学制氢则依赖太阳能的直接利用来实现水的分解,其巨大的潜力令人期待。
二、理想的制氢方法
对于理想的制氢方法,绿氢无疑是其中的佼佼者。结合风光发电,实现全生命周期的零碳排放是绿氢的最大优势。随着技术的不断进步,绿氢的生产成本也在不断降低。据预测,到2024年,中国的绿氢产能将超过12万吨,碱性电解槽的成本也将降至2000元/kW以下。这无疑为绿氢的普及提供了坚实的基础。
除此之外,海水制氢也展现出了巨大的潜力。利用海水进行电解,不仅可以解决淡水消耗的问题,还可以与海上风电资源进行耦合。尽管目前直接电解海水技术尚未商业化,但其在淡化后间接电解的领域已经取得了显著的进展。
AEM(阴离子交换膜)电解技术作为另一种新型技术,其快速响应波动电源和非贵金属催化剂降低成本的优势使其成为未来的热门话题。据预测,到2025年,兆瓦级的AEM电解技术示范项目将加速落地。
三、未来制氢技术的趋势预测
未来的制氢技术将朝着更加环保、经济的方向发展。风光与电解的耦合、氢氨联产等新模式将进一步提升制氢的经济性。政策驱动也将成为未来制氢技术发展的重要推动力。中国多地已经推出了针对绿氢的补贴政策,预计到2060年,氢能的需求将达到惊人的1.3亿吨/年。在这个大背景下,各种制氢技术都将得到进一步的发展和完善,以满足未来社会对氢能的需求。