綠氫作為能源，最早的應(yīng)用，可以追溯到19世紀(jì)末的一個(gè)村莊。
丹麥科學(xué)家保羅·拉·庫爾在他任教的阿斯科烏，用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電力電解水，位于風(fēng)力渦輪機(jī)大樓下面的電解地下室，一共裝有10個(gè)電解槽。
在有風(fēng)的日子里，每小時(shí)生產(chǎn)多達(dá)1000升（1m3）氫氣。
百年以后，面對“環(huán)境危機(jī)”和“能源轉(zhuǎn)型”，氫的制、儲(chǔ)、運(yùn)、用技術(shù)成為了21世紀(jì)最受矚目的焦點(diǎn)。
|01制取綠氫需要哪些資源？
電解水制氫，生產(chǎn)原料主要是“綠電”和“純水”。
綠電就是風(fēng)、光等可再生能源生產(chǎn)的清潔電力，制取1kg氫氣，大約需要消耗56度電。
純水也稱為“原料水”，用來制氫需要符合國內(nèi)相關(guān)的水質(zhì)要求，即GB/T 37562—2019《壓力型水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)條件》中的規(guī)定——電導(dǎo)率≤1mS/m(堿性電解水制氫系統(tǒng)）。
根據(jù)反應(yīng)式，理論上制取1kg氫氣需要9kg的水，但考慮到制取純水的消耗和其他消耗，實(shí)際上制取1kg氫氣需要15-18kg的水。
設(shè)備方面，主要是光伏組件和制氫設(shè)備，以及設(shè)備安裝場地。
表一：制取1kg綠氫需要的資源（僅參考）
|02儲(chǔ)氫的主要方式有哪些？
氫是宇宙中最簡單、也是最輕的元素，通常情況下，我們用高壓氣態(tài)儲(chǔ)罐/地下空間來儲(chǔ)存，但它會(huì)占據(jù)大量空間。
例如高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，常見的高壓儲(chǔ)氫瓶有35MPa和70MPa兩種規(guī)格，分別對應(yīng)25g/L和41g/L的氫氣密度，儲(chǔ)氣量小。
壓縮成液氫，常溫常壓下對應(yīng)的液氫密度約是70kg/m3，但技術(shù)難度較大，主要應(yīng)用在航天領(lǐng)域。
此外，還有固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫方式，現(xiàn)階段很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
被市場看好的還有化合物儲(chǔ)氫的方式，即將氫與其他元素結(jié)合，制造出更容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)幕衔?，例如合成氨?/span>
表二：不同燃料能量密度數(shù)據(jù)（僅參考）
|03我們能用綠氫來做什么？
氫的熱值高達(dá)142MJ/kg，是煤炭、汽油等化石燃料的3-4倍，它可以通過氫內(nèi)燃機(jī)和氫燃?xì)廨啓C(jī)直接燃燒提供動(dòng)力和電力，還能夠通過氫燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)供熱供電。
當(dāng)氫作為動(dòng)力采用燃料電池的方式來利用時(shí)，以燃料電池系統(tǒng)效率為50%，汽油機(jī)位28%，柴油機(jī)為38%，鋰電池系統(tǒng)效率為90%來計(jì)算：1kg氫氣用于燃料電池車輛時(shí)，相當(dāng)于6.9L汽油、45L柴油或者18.6k電量的鋰電池。
最重要的是，綠氫燃燒產(chǎn)物只有水，不產(chǎn)生碳排放。
可以用綠氫取代一部分灰氫、藍(lán)氫，甚至煤油氣的使用，對鋼鐵、住宅、水泥、工業(yè)、汽車、商業(yè)、石油化工、輕卡和公交車、航運(yùn)鐵路等行業(yè)降低碳排放量有重要意義。
表三：我們能用1kg綠氫做什么？（僅參考）
|寫在最后
電力需求，具有明顯的季節(jié)性特點(diǎn)，在寒冷的冬天或者炎熱的夏天，電網(wǎng)勢必將承受比春秋季節(jié)更大的壓力。
如果將氫和電結(jié)合在一起，一方面可以平息可再生能源發(fā)電的間歇性波動(dòng)，同時(shí)也可以作為能源的季節(jié)性儲(chǔ)備，形成一個(gè)強(qiáng)大的耦合能源網(wǎng)絡(luò)。
同時(shí)，氫的應(yīng)用場景非常廣泛，它可以靈活交易，有觀點(diǎn)認(rèn)為氫將是未來能源界的“新石油”。
在此，引用1874年的小說《神秘島》里儒勒·凡爾納關(guān)于氫能的設(shè)想：“總有一天，水可以被電解為氫和氧，并用作燃料，而構(gòu)成水的氫和氧……將會(huì)成為供暖和照明的無限能源?！?/span>
氫能，驅(qū)動(dòng)未來。
來源：希倍優(yōu)氫能
End
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出品 | 中國能源報(bào)（ID：cnenergy）
見習(xí)編輯 | 李澤民
編輯 | 李慧穎
