目前成本最低的制氫方式是用煤或天然氣與水反應(yīng),而電解水制氫工藝只在少數(shù)情況下使用(電解水制氫的純度較高)。
科學(xué)家的夢想是實現(xiàn)低成本光解水,目前也有了很大進展。如果能實現(xiàn)光解水,再使用這種方式制備的氫氣做燃料,比如說用于氫燃料電池,這將是能源利用的革命性進步。
問題描述存在兩個錯誤描述·氫能并不清潔毋庸置疑
氫能汽車在庚子年間熱度從居高不下到幾乎被行業(yè)邊緣化,原因是基于制氫、運輸、成本、安全與性價比五個方面的缺陷(非缺點)。2021年氫能汽車應(yīng)當(dāng)會徹底被淘汰,下面就來盤點關(guān)于氫能汽車的誤解以及一些錯誤的嘗試吧。
- 氫燃料汽車的本質(zhì)
- 水氫能汽車的概念
- 氫氣傳統(tǒng)制造方式
- 氫能推廣普及初衷
- AIP技術(shù)存在意義
關(guān)于氫燃料汽車最多的誤解是把「氫氣當(dāng)做燃料」,也就是用于熱機的能源,以燃燒的方式轉(zhuǎn)化動力;這是大錯而特錯的解讀!咱們先來解析這個的問題。
什么是氫能汽車
氫氣的燃燒火焰溫度在空氣中的當(dāng)量燃燒標(biāo)準(zhǔn)為1430℃(攝氏度),這個是非常尷尬的標(biāo)準(zhǔn);因為汽油的當(dāng)量燃燒標(biāo)準(zhǔn)為1200℃,比氫氣低也許還能體現(xiàn)其優(yōu)勢,但是柴油的相同標(biāo)準(zhǔn)溫度卻有1800℃,也就是說以氫氣作為燃料并沒有柴油的價值高。
在工業(yè)領(lǐng)域使用的“氣割”除乙炔以外則為氫氣和LNG,氫氣在氧氣中當(dāng)量燃燒的火焰溫度可以達到2800℃!那么想要以氫氣作為燃料則不增氧毫無意義,壓縮增氧后的火焰溫度又太高,普通內(nèi)燃機從材料到機油潤滑系統(tǒng)都難以承受這么高的溫度;所以在汽車維護項目中的「氫氧除積碳」也是曇花一現(xiàn),能燒蝕掉少量積碳但也會嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)動機。
問題:既然氫能并不是作為內(nèi)燃式熱機的燃料,其功能到底是什么呢?
其實氫燃料汽車的本質(zhì)是【電動汽車】,只是在電車的基礎(chǔ)之上,加上一套由氫氧進行化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生電流的化學(xué)發(fā)電器的「增程式電動汽車」——氫燃料汽車的準(zhǔn)確定義應(yīng)當(dāng)為“氫燃料發(fā)電器·增程式電動車”,核心總成包括以下五項。
- 動力電池組
- 發(fā)電電池堆
- 電機
- 電控
- 基礎(chǔ)車身
這就是“氫車”的本質(zhì)了,然而這種技術(shù)是絕對不會被普及的;因為從制氫到運輸再到超大的能量轉(zhuǎn)化損耗,決定的結(jié)果是使用氫能發(fā)電的背后的排放與成本,要比主流的柴電或汽油増程器系統(tǒng)還要高得多!所以以公共汽車為主的機動車,使用的均為柴電增程器,那么水氫汽車又是個什么東東呢?
氫能的制造方式多種多樣,其中包括電解水制氫;“水動力”的汽車是直接加水,通過原車動力電池組在車身上進行電解水的化學(xué)制氫,之后再用氫能在氫燃料電池堆里發(fā)電,電流為電池組充電并同時為電機供電以驅(qū)動車輛——這里的核心是動力的電池組。
用原車儲電“先解水制氫”再“耗氫發(fā)電充電”,這不是有病嗎?與其繞一個大圈子弄出來氫,為什么不直接用動力電池驅(qū)動車輛行駛。要知道如果動力電池組有100kwh的容量,先制氫后發(fā)電過程中產(chǎn)生的損耗,只能讓得出的電剩下30kwh左右!很顯然這是愚蠢的做法,所以水氫汽車直接被淘汰。
但是這種技術(shù)的淘汰直接說明了以日韓與德國為首推廣的氫燃料增程式電動汽車也應(yīng)該淘汰,因為這些車只是把“水氫系統(tǒng)”從車上“卸下來”而放在普通汽車愛好者看不到的背后;說白了就是在掩飾問題,把巨大的能耗與排放放在看不見的地方,這叫做掩耳盜鈴、相信這種技術(shù)有前景只能說明對技術(shù)一無所知。
制氫方式
電解水制氫是非常差的方式,比如豐田汽車的掌門人「豐田章男」近期放話說“電動汽車被過度炒作”,這話就像放屁一樣,為什么這么說呢?因為這老鬼子只口不提其推廣的氫能汽車的本質(zhì)是電動汽車,只是說日本的電能主要依靠火電(85%左右),推廣電動汽車會造成日本傳統(tǒng)能源“荒”。
然而這些都是站不住腳的說法,日本的石油煤炭主要依靠進口,但是制氫的主要方式仍舊為【PDH·丙烷脫氫】技術(shù)。這種技術(shù)只要是為了制造丙烯,氫能是副產(chǎn)物,而丙烷正是石油分餾的產(chǎn)物!那么日本依靠進口石油的日本為什么不好看能源安全問題呢?因其美國的看門狗。
「丙烷脫氫」的制氫方式已經(jīng)造成了丙烯的供大于求,這是日韓德三個國家推廣氫燃料汽車的結(jié)果,不過影響時間不會很長。因為探明石油儲量容不得再去制氫了,以汽車保有量的增速,全球年均石油消耗量看向60億噸,探明儲能能用30余年就算理想了。
那么PDH技術(shù)不能考慮之后,使用電解水制氫著實會造成日本的電荒,結(jié)果會怎樣呢?中國是電力大國,火力發(fā)電的體量很大,不過占比已經(jīng)越來越低,清潔發(fā)電的占比已有30%以上。所以這些顧慮在國內(nèi)并沒有,所以日本氫能株式會社的社長龍野廣道表示要把重心放在中國汽車市場,然而這種說法很混蛋。
增程氫車的缺點
1:用于化學(xué)發(fā)電的氫燃料電池堆成本非常高昂,功率非常小的電池堆也要數(shù)十克的【PT·鉑金】;這種材料也就是俗稱的白金,一般的白金戒指也不過≤10克,算一算僅僅PT的成本就會讓這種車的價格達到什么程度吧。可以說綜合品質(zhì)相當(dāng)差的氫能增程車也要三四十萬元,動力堪比凱美瑞、續(xù)航堪比特斯拉,這種車定出這種價格是要哄傻子嗎?
日本之所以不惜代價推動氫能技術(shù)的發(fā)展,核心因素是在化油器時代囤積過量的PT;但是化油器技術(shù)很快被電噴技術(shù)取代,這些PT就只有以制氫的方式去消耗,但是我們沒有這種剛需,日系汽車存在什么問題與其他國家的汽車工業(yè)何干呢?
2:氫能增程汽車的高壓罐儲備的是「液態(tài)氫」,其能量密度相當(dāng)于35倍左右的T-N-T;這種燃料主要用于航天領(lǐng)域,比如下圖的日本的火箭,出現(xiàn)問題后的狀態(tài)大致就是這樣了。曾經(jīng)粗略計算過一臺5kg左右的氫車,如果在碰撞中泄露并出現(xiàn)明火引燃,結(jié)果總能是輕易毀掉一個街區(qū)。
這種車還是用于日本本土比較合理,韓國和德國推廣這種技術(shù)也是很有勇氣的;然而這些二戰(zhàn)的戰(zhàn)敗國想怎么折騰是它們的事情,在其他區(qū)域推廣就顯得不合理了。
日韓德這些國家對氫能技術(shù)的熱衷只是因為不能擁有核武,所以日本的蒼龍級潛艇使用的API技術(shù)就是氫燃料增程;但如果允許有核武的話,相信這些曾經(jīng)的邪惡軸心的熱情會很高,而且會更邪惡。
然而單純依靠軍工領(lǐng)域還是無法快速的完成PT的消耗,所以轉(zhuǎn)型汽車的生產(chǎn)就顯得很重要了;但是這種車輛的問題畢竟太突出,即使是支持日系汽車的日本人在其本土市場也基本不接受,多年的努力只換來了5位數(shù)左右的保有量,這個標(biāo)準(zhǔn)基本預(yù)示了氫能增程汽車最終必然消失。
(1kg-H2成本超過60¥,綜合難以達到100km的續(xù)航,此類車不僅不環(huán)保,同時是買的貴用的也挺貴)
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氫能作為最清潔的能源,終將成為人類最優(yōu)的能源選擇。但是鑒于目前的技術(shù)瓶頸及成本考慮,氫能大規(guī)模的運用依然是個難題。
一、氫能的獲取
2H2+O2=2H2O,這個化學(xué)反應(yīng)方程式簡直是太有誘惑力了。不但能真正實現(xiàn)“零排放”而且其能量密度相對于其他常見的能源具有很高的優(yōu)勢。
但是氫氣不能直接從自然界獲取,需要人工制造,而且難度挺大。常用的制氫方法有電解水制氫、化石燃料催化重整制氫、生物制氫以及太陽能制氫等。
1、電解水制氫
這種方法在中學(xué)實驗課上學(xué)習(xí)過,因為其耗能巨大,并不能被廣泛采用及推廣。
2、化石燃料催化重整制氫(煤氣化、天然氣制氫)
先將煤炭氣化得到以H2和CO為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)品,然后經(jīng)過CO變換和分離、提純等處理而獲得一定純度的產(chǎn)品氫。
這種方式制氫由于成本低、工藝簡單也是目前主要的制氫方式。但是其因為產(chǎn)生了附加產(chǎn)品CO2等仍然會污染環(huán)境。
3、生物制氫
生物質(zhì)氣化制氫就是將生物質(zhì)原料如薪柴、鋸末、麥秸、稻草等壓制成型,在汽化爐或裂解爐中進行汽化或裂解反應(yīng),制得含氫的燃料氣。
這種方式制氫提取工藝復(fù)雜,占地面積大,也不適合大面積推廣。
4、太陽能制氫(光解水)
太陽能制氫的原理是直接利用太陽能,在催化劑的協(xié)助下,將水分解產(chǎn)生氫氣。
這種方法直接利用太陽能,看似很美麗。然而,這種制氫方法最重要的催化劑一直是未能攻克的技術(shù)難題。
二、氫氣的種類
氫氣主要分為灰氫、藍氫和綠氫。
灰氫是通過用化石燃料催化重整獲取的氫氣,會產(chǎn)生CO2等污染物。
藍氫也是采用化石燃料催化重整獲取氫氣,產(chǎn)生CO2會被捕捉、利用,不會對外界排放污染物。
綠氫是通過可再生資源,如太陽能、水電、風(fēng)電等方式制氫,整個過程沒有碳排放,是真正的綠色潔凈能源。
目前,受限于技術(shù)及成本考慮,市場上主要還是以灰氫為主。
三、氫能源的未來
進入21世紀(jì)以來,人們更加關(guān)注全球氣候變化和環(huán)境問題影響,節(jié)能減排和能源清潔化步伐加快。用可再生能源制氫、用氫燃料電池發(fā)電、用氫燃料代替天然氣進入普通家庭將構(gòu)成“凈零排放”可持續(xù)利用的氫能系統(tǒng),對實現(xiàn)“碳達峰”、“碳中和”的目標(biāo)起到重要的作用。
目前,占世界GDP70%的18個國家制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略,全球直接支持氫能源部署的政策總計約50項。歐盟委員會于2020年3月10日宣布成立“清潔氫能聯(lián)盟”;日本將“氫能社會”納入國家發(fā)展戰(zhàn)略,我國2020年3月發(fā)布《關(guān)于加快建立綠色生產(chǎn)和消費法規(guī)政策體系的意見》,要在2年內(nèi)對氫能立法,氫能源行業(yè)將迎來前所未有的發(fā)展機遇。
當(dāng)突破技術(shù)瓶頸、成本問題,氫能將迎來爆發(fā)式的增長,氫能源在未來絕對是能源市場的主力。
四、氫能未來的應(yīng)用場景
1、車用燃料
在未來,氫燃料將完全取代汽油、柴油,汽車、輪船等運輸工具將由氫燃燒產(chǎn)生的動力來驅(qū)動,車用燃料將是氫能在未來的主要應(yīng)用場景。
2、日常生活
氫能在民用生活中將會有廣泛的應(yīng)用。除了在汽車行業(yè)外,用氫氣取暖、做飯、氫能空調(diào)、氫能冰箱等,有的已經(jīng)得到實際應(yīng)用,有的正在開發(fā),有的尚在探索中。
3、作為工業(yè)原料
五、面臨的挑戰(zhàn)
1、安全性問題
眾所周知,氫氣的化學(xué)性質(zhì)活潑,在我國氫氣是和汽油一樣作為?;愤M行管理。雖然各種實驗數(shù)據(jù)表明氫氣的危險系數(shù)低于汽油,但是鑒于目前的技術(shù)和管理能力,仍不能很好的解決。
2、政策引導(dǎo)
歐美及日本相繼出臺氫能發(fā)展政策,我國截至目前還沒有正式發(fā)布過氫能發(fā)展政策及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3、技術(shù)瓶頸
氫能從生產(chǎn)、運輸、儲存到終端應(yīng)用,關(guān)聯(lián)到的設(shè)備設(shè)施繁多,工藝復(fù)雜。由于我國氫能發(fā)展起步較晚,自有關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備不足,而現(xiàn)在歐美日等對高精尖技術(shù)出口的封鎖,可能造成氫能技術(shù)瓶頸突破的時間嚴(yán)重滯后。
4、成本
制氫、運氫、儲氫、加氫目前成本高,是技術(shù)原因更是應(yīng)用規(guī)模有限所致,產(chǎn)業(yè)規(guī)?;墙档蜌淠艹杀镜年P(guān)鍵。
目前灰氫的成本在10-15元/kg左右,電解水制氫的成本在20元/kg左右,加上運輸、銷售利潤等,終端用氫價格在 35~ 50 元 /kg。
隨著技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)急的大規(guī)模鋪開,用氫成本將明顯下降,預(yù)計未來終端用氫價格將降至 15~40 元 /kg。按照百公里用氫1kg 計算,燃料電池乘用車百公里用能成本略低于燃油車。
綜上所述,氫能具有能源密度高、無污染等優(yōu)點,但也存在基礎(chǔ)薄弱、成本偏高、安全性方面的問題。
事物的發(fā)展都會有陣痛期,就像目前的電動汽車一樣。我國作為世界第一大能源生產(chǎn)國和消費國,一定會出臺相關(guān)政策支持、助推氫能發(fā)展。屆時,氫能才是真正到了應(yīng)用的爆發(fā)期。
工業(yè)氫氣并非主要依靠電解水來獲取,氫氣的來源主要天然氣、石油、煤、電解,其中從天然氣獲取氫氣是最多的也是最廉價的。
氫氣商業(yè)生產(chǎn)有四個主要來源:天然氣(48%)、石油(30%)、煤(18%)和電解(4%),由此可見電解氫氣占比是極低的。
化工品商業(yè)生產(chǎn)與實驗室制備的區(qū)別
作為畢業(yè)于化學(xué)相關(guān)專業(yè)的人員,對基礎(chǔ)化工品的商業(yè)化生產(chǎn)與實驗室制備的區(qū)別深有體會。包括氫氣在內(nèi)的基礎(chǔ)化工品,很多都是看起來十分粗放又十分巧妙的工藝,而往往更多是對石油天然氣等烷烴類物質(zhì)深加工時的副產(chǎn)物。
很多基礎(chǔ)化工的產(chǎn)品,如果按照中學(xué)化學(xué)課本中實驗室的制備方法去做,成本會高的嚇人,化工廠賠掉褲子。
天然氣石油制備氫氣的方法
我們知道天然氣的主要成分是甲烷,如何用甲烷來制備氫氣,是通過下面這個反應(yīng)來實現(xiàn)的。
首先,在鎳催化劑存在的情況下,將天然氣、水蒸氣加熱至700~1000℃,產(chǎn)生一氧化碳和氫氣。然后氫氣分離后,剩余一氧化碳再與水蒸氣在360℃左右反應(yīng),繼續(xù)第二階段反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。
石油法類似于烷烴,因為石油裂解汽油等化工品,最后的得到的小分子烷烴副產(chǎn)物最終可轉(zhuǎn)化為甲烷。
綜上所述,氫氣作為清潔能源,其并不是主要從水中電解而來。專門用電去電解水制備氫,成本很高,而一些利用可再生能源發(fā)電來電解水,也多是電能無法儲備的無奈之舉。
氫氣是清潔能源,這點是毋庸置疑的。
但是現(xiàn)在糾結(jié)的在于:氫氣的制取需要消耗大量的電力,天然氣,煤炭等等產(chǎn)品。氫氣并不是一個一次能源,而是一個依靠煤炭,電力等能源轉(zhuǎn)化來的二次能源。
二次能源一定會有損耗,所以大部分的專家和選擇針對氫能源的利用,都集中在二次能源浪費太嚴(yán)重。
現(xiàn)在的氫氣并不是主要的能源,國內(nèi)有一些加氫站,在四川居多,這主要是因為氯堿工業(yè)附產(chǎn)的氫氣較多。
加氫站
氫氣的制取有哪幾種?
目前常用的氫氣制備工藝包括:
氫氣制備的方式
目前制造氫氣的工藝,主要集中在化石能源,也即是天然氣。
天然氣制氫設(shè)備
太陽能制氫
從全球的范圍來看,目前天然氣的制氫仍為主要技術(shù)路線,占比高達48%,醇類與煤制氫分列第二、第三,占比分別為30%與18%,而電解水制氫比例僅為4%。
全球范圍內(nèi)制氫原料占比
目前在電解水制氫上面,主要是日本,日本63%的氫氣都是依靠電解水制氫。這主要跟日本化石能源短缺有關(guān)系,日本制氫主要使用的是核電,風(fēng)電等。
日本制氫的原料
為什么全球主要的制氫不采用電解水?
因為電解水的成本太昂貴,除非是電力能源過剩,或者是電力在偏遠地區(qū)不適用于長距離并網(wǎng)運輸。
例如大山里,或者海邊風(fēng)電發(fā)電機組總體功率不穩(wěn)定,那么這類電能就比較適合制備氫氣。包括一些偏遠地區(qū)的光伏電站,光伏電站間歇性比較明顯,因此直接并網(wǎng)售電,成本回收慢。因此,可以進行儲能,或者是電解水制備氫氣。
各類氫氣制備的成本價格:
各類氫氣制備的成本價格
目前來說,電解水的氫氣制備價格是最高的,電解水制氫氣,每千克的成本為20-38元,僅有光伏,風(fēng)能等電力可以做到10元/千克。同比天然氣制氫氣要高出1-2倍。
同時要比工業(yè)副產(chǎn)品,氯堿工業(yè)的價格要要出3-4倍。
純度高(體積分?jǐn)?shù)達到99.3%以上),主要用于生產(chǎn)氯化氫以及PVC,但仍有很多氫氣富余放空。2018年國內(nèi)燒堿產(chǎn)量按3800萬噸/年計,共副產(chǎn)氫氣95萬噸,其中自用達60%以上。據(jù)統(tǒng)計,中國氯堿工業(yè)每年剩余氫氣達( 28~34)萬噸,造成嚴(yán)重資源浪費。工業(yè)副產(chǎn)氫提純最常用的是變壓吸附技術(shù)( PSA)。目前采用PSA技術(shù)的焦?fàn)t煤氣制氫、氯堿尾氣制氫等裝置已經(jīng)得到推廣,規(guī)?;奶峒兂杀緸?~5元/kg,計入氣體成本后氫氣價格為8~14元/kg,具有較高的成本優(yōu)勢。
天然氣制氫的工藝:天然氣重組制氫氣
全世界現(xiàn)有超過2000套裝置采用該工藝以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣,用于大規(guī)模生產(chǎn)甲醇、合成氨和氫等。事實上天然氣的制氫工藝,并不單單是制備氫氣,還有包括甲醇,合成氨等化工原料。
1、水蒸汽重整反應(yīng)式:
CH4+H2O=CO+3H2 ΔH=+206 kJ/mole (+表示吸熱)
由于過量蒸汽的存在,同時也發(fā)生水煤氣變換反應(yīng):
CO+H2O=CO2+H2 ΔH = -41kJ/mole
水煤氣大部分人都知道,就是有點發(fā)藍的火焰。一些大廚在炒菜的時候,想要火大,或略微對著鼓風(fēng)機中的炭火潑水。
水蒸汽重整反應(yīng)得到的合成氣中H2和CO的比例為3:1。
2、自熱重整(ATR)
燃燒反應(yīng):
CH4 + O2 = CO2 + H2O
然后是重整反應(yīng):
CH4 +H2O = CO + H2
CO2 + CH4 = 2CO + 2H2
也發(fā)生水煤氣變換反應(yīng):
CO + H2O = CO2 + H2
這個方式合成氣中H2和CO的比例為2.6:1,比水蒸汽重整要好。
3、部分氧化(POX):不適用任何催化劑
天然氣和純氧在1200-1500℃發(fā)生燃燒反應(yīng):
CH4+ 1/2O2 = CO+2H2 ?H = - 36kJ/mole
合成氣產(chǎn)物中H2和CO的摩爾比(H2/CO)通常小于2:1,為1.7~1.8:1,屬于產(chǎn)能較低的方式。但是對于一些能源比較多的國家,例如中東國家,這個方式確實是可以采用的。
2020年三菱重工已經(jīng)在歐洲建立氫生產(chǎn)工程,主要以煤炭為原料進行氫制備。
后續(xù)有機會,咱們好好討論一下氫電池汽車的未來發(fā)展。
【關(guān)注:機器人觀察,全面數(shù)據(jù)化了解工業(yè)知識】
大部分新能源都是偽命題!?。∥覀兂Uf的新能源汽車,無非就是靠電力驅(qū)動,而電力的來源又是靠火電、太陽能、風(fēng)能水力、以及核電來采集能量。太陽能、風(fēng)能發(fā)電、水力發(fā)電、核電清潔能源,但是他們的所發(fā)出的電能占比又特別少,甚至50%都達不到,所以我們常用的電能都是依靠燃燒煤炭來供給,然后再用蓄電池儲存能量,這可能算是個清潔能源!
這個問題問的很好。關(guān)鍵是有個概念要理解透,清潔能源指不排放污染物,可直接用于生產(chǎn)生活的能源。氫氣本身燃燒只有水,沒有任何其他污染物,因此屬于清潔能源。至于氫氣是如何獲得的?那是另一個問題。我們現(xiàn)在的手段可能是要用煤炭,也許技術(shù)發(fā)達了,我們就不用這種手段了,但這不影響氫氣是清潔能源。
你問的問題其實是一種能源是否是清潔能源,不僅在于能源本身,也在于產(chǎn)生其時是否采用了清潔能源。這個概念是不對的,就看能源本身是否為清潔能源,不在乎其出處。就像電能一樣,電能是清潔能源,但產(chǎn)生電能卻要用鍋爐燒煤,但不影響其為清潔能源,也許以后我們會大量使用核能來產(chǎn)生電能,這跟我上面的解釋是一個道理。
人類對能源的需求,上世紀(jì)就存在一個美好的愿望,水成為未來理想的新能源材料。
但半個世紀(jì)的時光已過,科技上在水的分解利用中始終沒有突破。有些吸眼球的報導(dǎo)也是大話一說便再無聲息。
如果說電解水產(chǎn)生氫不認(rèn)為適合能量守恒關(guān)系,認(rèn)為是一種催化和介質(zhì)的問題。
現(xiàn)在的海水淡化以色列已做的很好,相信水成為理想的清潔能源代替石油天然氣只是時間問題。
氫氣按照其來源,可以分為“綠氫”、“藍氫”和“灰氫”。
所謂“灰氫”,就是利用煤、石油等化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣。
而“藍氫”,是指利用天然氣重整制備的氫氣,該方法雖然也是利用了天然氣,但是由于一定程度減少了碳排放,再加上碳捕捉技術(shù)等,一定程度上緩解碳排放的壓力。而且,作為過渡階段使用,“灰氫”具有承上啟下的重要作用。
至于“綠氫”,主要是指采用可再生能源制備的氫氣。比如利用太陽能、風(fēng)能、波浪能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉础?/p>
毋庸置疑,氫能作為二次能源,在未來的能源體系中將占據(jù)重要地位。另外,目前的氫氣,其實絕大部分是采用天然氣重整制氫的方法制備的,而非采用電解獲??!主要原因是目前電解制氫的成本比較高。未來隨著技術(shù)的發(fā)展,可能會逐步降低!
另外,未來的能源體系里面,火力發(fā)電將會逐漸被淘汰。因此“綠氫”將成為主流。
綜上所述,氫氣是二次能源,但是否清潔能源,要綜合考慮其來源!但總體趨勢是氫氣的來源是清潔的!
如果您覺得有用,請點個贊或者加個關(guān)注吧!
一點都不相悖。
氫能源的發(fā)展必然伴隨著新能源發(fā)電的發(fā)展。光風(fēng)水,都有著不穩(wěn)定的特性,特別是成本已能平價,隨處可建,取之不盡用之不竭的太陽能,黑夜就完全發(fā)不了電,2018年丟棄的新能源電力就高達一千億千瓦以上。
隨著光伏產(chǎn)業(yè)的大爆發(fā),一種能起到儲能作用,吸收白天巨量太陽能冗余電力,并且還零污染的能源形式的發(fā)展就是必然,而氫氣就是目前最完美的解決方案,氫能源的發(fā)展也就是必然。
不要再拿燒煤的火電說事兒了,大部分人騎自行車還不發(fā)展汽車了?大部分人光腳還不賣鞋了?不要坐井觀天,固步自封,氫氣形式的氫能源的發(fā)展是伴隨著新能源電力的發(fā)展而發(fā)展,那是未來,不是現(xiàn)在,不要拿現(xiàn)在的眼光看未來。
建議了解下煤化工行業(yè),我雖然不是從事這個行業(yè),但是有幸了解過幾天,煤化工行業(yè)就是通過煤炭燃燒提取產(chǎn)品,氫氣就是其中的一種產(chǎn)品,其他還有化肥,液氨等,煤燃燒可以發(fā)電,同時燒水產(chǎn)生蒸汽供給周邊化工企業(yè)用,也可以用來焚燒工業(yè)廢料,廢溶劑等。所以氫氣的制備并不浪費能源,只是煤化工的一個產(chǎn)品而已
重點是什么?是氫氣可以儲存,而電力是沒辦法儲存的。可以儲存意味著除火電外的其他能源可以占據(jù)主流了。否則像風(fēng)電水電太陽能潮汐能都沒辦法大規(guī)模應(yīng)用。而制氫工廠可以成為清潔電力的緩沖器
目前所謂的新能源包括新能源汽車都是在偷換概念,并且只是將污染從一個地方轉(zhuǎn)換到另一個地方而已。大家有一個共同的目標(biāo)就是騙取國家補貼。
其實火電是相對比較清潔的能源,很多人對火電廠誤解了。
首先,火電自從2000年起進行第一步的環(huán)保改造,到最近的近零排放改造,目前中國火電的環(huán)保排放指標(biāo)已經(jīng)遠遠領(lǐng)先于全球,包括發(fā)達國家。近年來火電總規(guī)模未降低,但空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)就是例子。
其次,相對于汽油車每個車都是一個排放源來說,電動車或氫燃料車,相當(dāng)于把排放源集中到電廠,在治理排放時更容易受控,而且效果遠遠好于每個車單獨排放。
其三,中國風(fēng)電,水電,光伏,核電,可再生能源的比例也在逐步攀升,這些是真正的清潔能源,就算是有污染,也微乎其微。
這個問題是世界性的核心關(guān)鍵問題,如何獲得巨量的氫能源?而不用煤去使用取之不盡的太陽能改性水,可以肯定的說,水和太陽能是上帝送給人類的,取之不盡的終極能源,要想獲取它必須改變一個關(guān)念就是氫能源和超級輕能源的概念,大家可以在今日頭條抽空看看我發(fā)表的數(shù)百篇關(guān)于超級氫能源的論述。這里強調(diào)要解決的氫能源核心問題,就是“晶體管式電解電極”,而不是價格高昂的鉑金電極及使用高壓電源(即大于36優(yōu)以上的電壓電源)。1947年,美國一個G都不到的計算機,使用的是電子管電極,重量高達47噸,面積200平方米,用電量巨大,自從科學(xué)家發(fā)明了晶體管電極后,200G的容量計算機,僅有指甲殼大小,用電量微乎其微,自從武漢大學(xué)發(fā)明了“晶體管式的電解電極”后,電解的電源只需在安全電壓超低壓下工作,太陽能電能輕松把改性自來水轉(zhuǎn)換成巨量的超級氫能源(新能源)。解釋一下什么是超級氫能源?超級輕能原的主要成分是氫氣,氧氣和一定量的空氣,它可以安全的替代汽油,煤油,柴油及天然氣,最少輔助人類生存500年。
氫氣兩大應(yīng)用方式:一是氫能源電池通過發(fā)電來驅(qū)動相關(guān)裝置,二是直接用做燃料燃燒。
能夠用氫能源電池驅(qū)動就一定能直接用電驅(qū)動,所以電解氫做氫能源電池的路是走不通的,與是否火電無關(guān)。
用于電解氫用于直接燃燒,其燃料成本比天然氣和燃油都要高不少(至少翻倍、用什么電來電解其成本都低不了),用不起的,再說天然氣已經(jīng)很環(huán)保了。
另外,氫氣的大規(guī)模運輸和存儲其安全風(fēng)險不小、相應(yīng)安全投入不低。
因此,大規(guī)模電解氫不可能有出路。
再說,控制二氧化碳排放平衡與吸收(植物的光合作用),不是說不排放二氧化碳。
電能是無法儲存的,風(fēng)電、水電不可能因用電少就停下來,火電機組也不可能想停就停想開就開。用來給車充電是最好的儲存電能的措施。節(jié)能綠色是從這方面說。
目前從制氫成本來看,從低到高分別為:煤制氫、渣油制氫、石腦油制氫、天燃?xì)庵茪洹敝茪?、水電解制?.....
據(jù)說大部分的氫氣來源于化工廠生產(chǎn)伴生。譬如化肥廠氨肥制造過程就伴生氫氣。
甚至說化工廠生產(chǎn)伴生的氫氣全部利用起來,足夠驅(qū)動目前道路上全部的汽車還有剩余。
如果這個說法是真的,哪怕可以驅(qū)動一半的汽車,那氫燃料的研發(fā)推進都是值得的!畢竟這個是一種無污染無額外能耗的能源,哪怕做各地公交的能源都好!
目前世界上大部分氫是通過天然氣,煤,重油燃燒使水熱分解獲得,而不是電解。
氫氣的燃燒溫度很高,能達到三千度,一般發(fā)動機是用不了,多用在火箭發(fā)動機上,因為高溫才產(chǎn)生高壓噴射推力,對發(fā)動機的材料結(jié)構(gòu)等問題難以普及廣范使用!而且液態(tài)氫非常難儲存,安全性極高,一點兒靜電也不能有!防爆系統(tǒng)絕對是核能級別了!
雖然他很環(huán)保,其實就是水份子氫氧結(jié)構(gòu)分離出來,燃燒后對大氣層是毫無污染,但基于各種安全問題被擱置了。
以后發(fā)展也是在儲能方面著力,如太陽能,風(fēng)能,發(fā)電量也是因天氣影響,但太陽能電板的吸收率并不很高,約25%利用率!因為要經(jīng)過電池儲蓄,通過逆變器才會變成家用電源,很難儲存大功率的電能!所以看看以后的科技能否在儲能方面有所進展!
樓主需要用宏觀的眼光看待氫能源!
電解氫氣必然是未來的發(fā)展方向,和所謂的成本與環(huán)保并沒有關(guān)系。
最主要的原因是,電解制氫是一個受控的過程。在能量的存儲上面有著非常巨大的作用!
我們現(xiàn)在的電網(wǎng),是無法存儲電能的。造成了每天的峰谷用電量,也導(dǎo)致了,電網(wǎng)無法最大效率的發(fā)電以及限制了各種不受控新能源的并網(wǎng)發(fā)電。 由于無法存電,導(dǎo)致了很多發(fā)電廠的夜間發(fā)電反而成為了負(fù)價值,因為無法關(guān)閉機組。
而有電解氫氣的存在,可以全面配合電網(wǎng)產(chǎn)用電量。在用電高峰期可以大幅度的減少制造氫氣保障正常運作。而用電的低谷階段可以全面利用各種剩余電力資源。新能源發(fā)電量也可以大幅度的增加。何樂而不為?
另外,大量使用氫能源可以大量的降低國家對進口原油的依賴,完整的實現(xiàn)自給自足。保證國家經(jīng)濟安全。這可樂而不為?
最后汽車領(lǐng)域,我們國家的發(fā)動機水平一直處于追隨者的身份。進入氫燃料時代,電動機成為主流。我們國家的汽車企業(yè)可以實現(xiàn)彎道超車,領(lǐng)先全球。這何樂而不為?
電解氫氣,任重道遠!
制氫能解決電能的儲備問題 有大企業(yè)(隆基)計劃在海上光伏發(fā)電 再用電制氫 在沿海城市布局新能源
關(guān)鍵看火力發(fā)電后排出的二氧化碳去向,如果能做到撲集封存或利用,則可認(rèn)為這部分來源的氫氣是清潔能源。
說不清楚,普通人怎么會知道?只有研究人員和決策者才能決定。
工業(yè)氫比如火花切割用的氫制備,并不是用電解,都是用稀有金屬作為催化劑來反應(yīng)產(chǎn)生的,你前提搞錯了。氫能源汽車沒辦法發(fā)展是氫氣的單價下來比汽油貴,而且氫氣的轉(zhuǎn)運存儲要求均高
氫能發(fā)展的目的是利用新能源,也就是利用風(fēng)光水利發(fā)電的能源,但目前在煤電為主的情況下,氫能利用并不清潔。但投入研發(fā)是應(yīng)該的,因為未來一定是光風(fēng)水能等清潔能源一定是主流,這樣氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就有意義。
氫能需要電力、化工支持制備,電力可以通過化石能源、太陽能、核能、風(fēng)能、水利、生物能等獲得,經(jīng)濟與否、是否環(huán)保,歸根結(jié)底也就是政策的問題。氫氣有個好處是不釋放二氧化碳,但是產(chǎn)生氫需要大量電力和二氧化碳排放,需要綜合考慮,不能以點蓋面,一哄而上。
氫氣在好多化工行業(yè)是副產(chǎn)品,比如氯堿廠在電解飽和食鹽水產(chǎn)生氯氣時就有大量氫氣,不會專門電解水來制取氫氣的。
大部分氫是煤制氫或者石油天然氣的裂解氣,使用最多的也在石化領(lǐng)域,氫能源才剛剛提上日程,電解成本太高純度高,真正用的領(lǐng)域非常小。
工業(yè)用的氫氣應(yīng)該是用煤來制氫,成本低,用電解制氫,用不起的。
簡單回答兩點:一,制氫主要用天然氣、煤。二,用電有日夜峰谷,后半夜電網(wǎng)的電用不了,會造成煤電浪費。
物質(zhì)不滅定律。永遠沒有誰能否定。
基礎(chǔ)能源物質(zhì),現(xiàn)階段來看,也就是只有煤炭、石油、核能、水、風(fēng),太陽能。除了水、風(fēng)、太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芩a(chǎn)的廢物較小外,煤炭、石油、核能哪種物質(zhì)轉(zhuǎn)變成電能都要產(chǎn)生很多的廢物,物質(zhì)轉(zhuǎn)換的次數(shù)越多消耗的能量也越多,同時產(chǎn)生的廢物也越多,說什么這個環(huán)保那個不環(huán)保,都是一些表面現(xiàn)象,治標(biāo)不治本。
從國家層面來看,只有風(fēng)、水、太陽能、核能(核廢料的處理還是個麻煩)高度發(fā)達,完全替代了煤炭石油才能算真正環(huán)保。但從國際層面來看,有多少國家能做到,甚至包括一些所謂的發(fā)達國家。
我們是發(fā)展中國家,不了要頭腦發(fā)熱,飯要一口一口的吃,路要一步一步的走,吃的太快會癟死,走的太快會摔跤的。
介紹一個新發(fā)明專利,已經(jīng)開始投放市場了,用車上邊的發(fā)電機產(chǎn)生的電,將水電解成氫氧氣,提供給車使用,算是一種循環(huán)利用,內(nèi)燃機燃燒時由于添加了氫氧氣的輔助燃燒效果更充分動力更強,節(jié)油效果明顯,實測15%以上的節(jié)油,增加20%動力,減排60%以上,這個方式是目前最先進最環(huán)保的了,不分汽柴油,天然氣,甲醇汽油,車船都有明顯效果!
想多了,氫氣很大一部分來自于化工副產(chǎn)品,張家港揚子江化學(xué)工業(yè)園里很多企業(yè)的副產(chǎn)品就是氫,而且數(shù)量還不少,當(dāng)氫用量大的時候肯定是海水電解氫,到時候風(fēng)力發(fā)電解決電能問題
你說的是電解氫能的思路,當(dāng)前社會上正在推廣。第一句話是對的,電解制氫能量來源是電力。
第二句話就不一定對了。目前大部分電解氫都部署在水電或者新能源大量聚集,無法全部消納的地方。電解氫作為耗電大戶,主要是利用多余的水電和新能源能量。所以依然是清潔能源。
我認(rèn)為這不是關(guān)鍵,利用氫能源做動力為二次能源轉(zhuǎn)換,能源消耗大,效率低才是制約氫能源廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。
不違背,發(fā)電廠綜合熱效率可達59%,汽車的汽油機只利用了不到40%,用大規(guī)模集中發(fā)電去代替低效的汽油機,是非常有效的節(jié)能和環(huán)保手段
大規(guī)模制作氫氣主要是煤化工,成本沒那么高,很少用電?,F(xiàn)在說的電動汽車用的電還是煤炭燃燒發(fā)的電,污染好像還是存在的,其實污染減少了不少,煤炭發(fā)電可以建一座工廠,甚至很大的工廠,可以做各種處理,有專業(yè)人員進行維護,減少污染,提高發(fā)電效率,而汽車就不同了,發(fā)動機做不大,控制系統(tǒng)做不了多復(fù)雜,效率跟發(fā)電廠差很遠,比如卡車上的發(fā)動機對體積要求比較小,使用了柴油發(fā)動機,效率就高了不少,而電廠鍋爐渦輪發(fā)電機幾乎沒有體積要求,發(fā)揮余地很大。
電解水制氫是成本最不劃算的方式,工業(yè)上制氫方式很多,但目前最常用的就是天然氣制氫方式了,然后是裂解或裂化的副產(chǎn)物,還有就是煤制氫。
