氫能源 下一個風(fēng)口?!
■氫能是被公認(rèn)的清潔能源，被譽為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的二次能源。
■在中國，采用天然氣制氫占比48%、煤氣化制氫占比30%、電解制氫占比4%。
■逐步減少化石能源比例是實現(xiàn)2030年二氧化碳碳達(dá)峰和2060年碳中和目標(biāo)的必由之路。
■四川省天然氣產(chǎn)量占全國產(chǎn)量的25%，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)有巨大的市場前景。
■成都?xì)淠芤研纬?ldquo;制備—存儲—運輸—加注—應(yīng)用”產(chǎn)業(yè)鏈條。
應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，發(fā)展綠色能源技術(shù)，將決定全球下一輪經(jīng)濟能否實現(xiàn)高質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展。為此中國已作出承諾，到2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實現(xiàn)碳中和。
減少碳排放、發(fā)展清潔能源是未來發(fā)展的必經(jīng)之路，氫路徑、氫經(jīng)濟已成為各國頂層設(shè)計里考慮的因素。美國提出2040年全面實現(xiàn)“氫經(jīng)濟”目標(biāo)，法國發(fā)布“氫計劃”，德國出臺了《國家氫能戰(zhàn)略》，日本正致力于打造“氫社會”……
此前公布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中明確提出推動能源清潔低碳安全高效利用，深入推進工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型。要構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，實施綠色技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)行動，開展重點行業(yè)和重點產(chǎn)品資源效率對標(biāo)提升行動。要在類腦智能、量子信息、基因技術(shù)、未來網(wǎng)絡(luò)、深海空天開發(fā)、氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。
氫能產(chǎn)業(yè)或?qū)⒊蔀橄乱粋€風(fēng)口行業(yè)。那么在氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，成都的機會和前景怎么樣?
看技術(shù)
甲烷變氫氣轉(zhuǎn)化率90%以上 實現(xiàn)二氧化碳零排放
“要改變中國未來30年的能源結(jié)構(gòu)，氫能經(jīng)濟是關(guān)鍵。”在今年3月舉行的中國發(fā)展高層論壇上，麥肯錫公司董事長、全球總裁施南德在會上這樣說。
氫能作為清潔、高效、可存儲的二次能源，的確是推動傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用的理想能源。然而，在2015年的底特律車展“世界汽車新聞”大會上，特斯拉的CEO馬斯克也提出了質(zhì)疑——“如果你拿一塊太陽能電池板直接給電池組充電，與電解相比，制取氫、分離氧氣、壓縮氫氣等反應(yīng)，這大約是其效率的一半。”
事實上，從制氫的角度來看，馬斯克的言論并沒有錯，因為用氫作為燃料驅(qū)動車輛確實環(huán)保，但是目前制氫的過程卻并不環(huán)保。
現(xiàn)階段，國內(nèi)主要采用的制氫方式是化石能源重整制氫和水電解制氫，化石能源重整制氫會排放大量二氧化碳、二氧化硫以及廢水等污染物，水電解制氫能量轉(zhuǎn)化率不高且成本太高。
日本掌握了全球85%的氫燃料技術(shù)專利，并且擁有全球最大的制氫工廠。他們將水作為制氫所需的原材料之一，電力則來自太陽能發(fā)電，即便如此，也無法做到在制氫過程中“零排放”。
魚和熊掌如何兼得?四川大學(xué)物理學(xué)院教授芶富均帶領(lǐng)的液態(tài)金屬團隊研發(fā)的液態(tài)金屬熱裂解裝置，以液態(tài)金屬為媒介，助力甲烷裂解。相較于日本制氫技術(shù)的環(huán)保性突出而言，這項技術(shù)突破能夠直接實現(xiàn)零排放、低成本、高效制氫。
“利用液態(tài)金屬產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)熱解溫度場，結(jié)合液態(tài)金屬本身的催化特性，誘導(dǎo)甲烷分子裂解形成氫氣和固態(tài)碳。”芶富均教授說，由于氫氣和固態(tài)碳密度遠(yuǎn)低于液態(tài)金屬，裂解后的固態(tài)碳漂浮在其表面，如同油脂浮在水面，能輕易實現(xiàn)碳、氫氣和液態(tài)金屬分離，使制氫反應(yīng)持續(xù)進行，而這種技術(shù)的使用將使甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上。
看優(yōu)勢
四川清潔能源“家底”豐厚 成都正加快布局氫能產(chǎn)業(yè)
隨著綠色環(huán)保觀念不斷深入人心，國內(nèi)各地紛紛“爭搶”清潔能源產(chǎn)業(yè)制高點，其中氫能產(chǎn)業(yè)風(fēng)口正緊。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國已有36個省市已經(jīng)發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)園數(shù)量超過了40個。
四川省作為天然氣資源大省，占全國總產(chǎn)量的25%，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)具有巨大的市場前景。成都發(fā)展氫能的優(yōu)勢在于地理條件優(yōu)越，天然氣儲量豐富。
“目前，四川省天然氣及頁巖氣資源儲量十分豐富，這是發(fā)展氫氣能源的良機。”芶富均說，發(fā)展低成本、無二氧化碳排放、高效的天然氣綠色氫能技術(shù)，有利于改善四川省能源結(jié)構(gòu)，促進天然氣就地綠色轉(zhuǎn)換。
當(dāng)前，成都正在氫能價值鏈高端環(huán)節(jié)加快布局，關(guān)鍵技術(shù)研究領(lǐng)域已實現(xiàn)突破——
西南交大研制的世界首列氫燃料電池混合動力有軌電車在唐胥鐵路投入示范運行;電子科大開發(fā)出無人機用燃料電池產(chǎn)品并試飛成功;四川大學(xué)開發(fā)出高性價比釩鈦四元儲氫材料;清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院實現(xiàn)SOFC高溫燃料電池發(fā)電及SOEC電解制氫系統(tǒng)研發(fā)集成……
越來越多的“氫能+科技”的創(chuàng)新成果逐漸面世，高校與企業(yè)正站在時代風(fēng)口厚積薄發(fā)。此外，成都創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新合作支持力度不斷加大。已成立成都?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、成都市氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會等平臺，建設(shè)清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智慧氫能系統(tǒng)實驗室、中自環(huán)保國家企業(yè)技術(shù)中心等氫能基礎(chǔ)研究策源地。
芶富均帶領(lǐng)的液態(tài)金屬團隊研發(fā)出的液態(tài)金屬熱裂解裝置，將進一步推動制氫技術(shù)發(fā)展，為降低成本、提升轉(zhuǎn)化率和附加值提供未來探索方向，持續(xù)助力氫能產(chǎn)業(yè)繼續(xù)聚新技術(shù)，強產(chǎn)業(yè)。
打通氫能產(chǎn)業(yè)市場壁壘勢在必行。未來隨著關(guān)鍵技術(shù)不斷突破和提升，氫能產(chǎn)業(yè)有望爆發(fā)式增長。
看發(fā)展
多項政策持續(xù)加碼 成都已成為全國氫能第四城
3月19日，成都市生態(tài)環(huán)境局出臺《成都市2021年大氣污染防治工作行動方案》，成都市將根據(jù)全市新能源汽車推進情況，2021年新能源汽車推廣方案，力爭2021年底新能源汽車占比達(dá)到4%。
時隔數(shù)日，成都再次正式印發(fā)《成都市加氫站建設(shè)運營管理辦法(試行)》，明確了成都市行政區(qū)域內(nèi)加氫站(包括獨立加氫站、合建站、制氫加氫一體站)建設(shè)的規(guī)劃、審批、設(shè)計、施工、驗收，以及加氫站運營與安全管理要求等。
短時間內(nèi)的多項政策疊加并非后知后覺，事實上，成都的氫能發(fā)展多年前就已起步——
自2019年正式啟動“綠色氫都”以來，成都市圍繞氫能產(chǎn)業(yè)招大引強、集群培育、技術(shù)創(chuàng)新、基礎(chǔ)設(shè)施保障、產(chǎn)業(yè)生態(tài)營造等，不斷完善頂層設(shè)計、加大扶持力度、破除發(fā)展制約，出臺《成都市人民政府辦公廳關(guān)于促進氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》及實施細(xì)則等支持政策，成都發(fā)展為全國氫能第四城，實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)從全國“并跑”到“領(lǐng)跑”的質(zhì)變。
去年9月，省經(jīng)信廳印發(fā)《四川省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確提出，將按照“市場主導(dǎo)、自主創(chuàng)新、開放合作、安全發(fā)展”的原則，將氫能產(chǎn)業(yè)打造為構(gòu)建“5+1”現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的重點。以打造完善的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)為導(dǎo)向，以自主創(chuàng)新為重點，突出本地優(yōu)勢及特色，突破燃料電池關(guān)鍵技術(shù)，提高產(chǎn)品經(jīng)濟性和市場競爭力，豐富示范應(yīng)用場景，創(chuàng)新商業(yè)模式，提升產(chǎn)業(yè)裝備水平，強化氫能供給體系，完善產(chǎn)業(yè)政策及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系，推動氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
站高謀遠(yuǎn)的頂層設(shè)計之下，未來氫能“超速度”發(fā)展令人期待。
傳統(tǒng)的綠色出行方式是指公共交通、自行車出行，在芶富均看來，氫燃料電池的出現(xiàn)會重新界定綠色出行的方式。
目前，燃料電池汽車示范應(yīng)用已初具規(guī)模。截至2020年底，成都市推廣燃料電池汽車220輛，累計安全運營超730萬公里、單車最高運行里程超13萬公里，是全國第四個實現(xiàn)百臺以上規(guī)模燃料電池公交車商業(yè)運營的城市，也是西南地區(qū)首個開展燃料電池物流車示范的城市。“隨著加氫站分布式布局范圍加大，如果開新能源汽車的出行成本降下來，受歡迎度將大大提升。”芶富均教授說。
本報首席記者 鐘文 記者 曹凘源 實習(xí)記者 李菲菲 楊靜耕 本報攝影部供圖 制圖 江蕊松
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