氢能

制氢技术新赛道:新能源电解水制氢引领能源变革

ainet.cn   2025年01月24日

在全球努力应对气候变化、迫切寻求可持续能源解决方案的大背景下,制氢技术成为了能源领域的焦点。其中,新能源电解水制氢异军突起,以其独特优势开启了制氢技术新赛道,正引领一场深刻的能源变革。

1.传统制氢技术的局限与困境

传统制氢方法,如化石燃料重整和煤气化制氢,在过去很长时间内支撑着全球氢气的供应。化石燃料重整制氢,例如蒸汽甲烷重整,利用甲烷与水蒸气在高温及催化剂作用下反应生成氢气与一氧化碳。这一技术虽成熟且成本相对较低,但不可避免地产生大量二氧化碳排放。煤气化制氢同样面临类似问题,且过程能耗高、水资源消耗大。在全球大力推进碳中和目标的当下,传统制氢技术的碳排放劣势愈发凸显,严重制约其长期发展,能源转型迫在眉睫。

2.新能源电解水制氢的技术剖析

新能源电解水制氢,主要依托可再生能源产生的电能分解水获取氢气。当下,主流的电解水技术包括碱性电解水(AWE)、质子交换膜电解水(PEMWE)和固体氧化物电解水(SOEC)。

AWE技术历史悠久,以氢氧化钾等碱性溶液作为电解质,凭借技术成熟、设备成本低的优势,在当前电解水制氢领域占据一定份额。PEMWE技术则是近年研究热点,其采用质子交换膜作为电解质,具备响应速度快、电流密度高、产气纯度高等突出优点,能更好适应可再生能源发电的间歇性特点。而SOEC技术在高温环境下运行,可充分利用余热,显著提升能源利用效率,尽管目前还处于技术发展阶段,但潜力巨大。

3.引领能源变革的多重优势

深度契合可持续发展理念

新能源电解水制氢全过程几乎零碳排放。在全球应对气候变化、减少温室气体排放的大趋势下,这一特性显得尤为珍贵。通过使用太阳能、风能、水能等可再生能源发电进行电解水,实现了从清洁能源到清洁能源载体的转化,为构建绿色低碳的能源体系提供了有力支撑。

灵活适配能源布局

可再生能源分布广泛且具有间歇性,新能源电解水制氢可灵活布局在可再生能源发电站附近。在风能、太阳能资源丰富但电网消纳能力有限的地区,可将多余电能用于电解水制氢,把不稳定的电能转化为便于储存和运输的氢能,有效解决可再生能源的消纳难题,提升能源系统的稳定性与可靠性。

推动能源多元化发展

氢气用途广泛,不仅可作为燃料电池汽车的优质燃料,在工业领域,如炼油、化工等行业也有巨大应用潜力。新能源电解水制氢的发展,能够丰富能源供给种类,降低对传统化石能源的依赖,为能源多元化发展注入强大动力。

4.发展挑战与应对策略

尽管新能源电解水制氢前景光明,但也面临诸多挑战。首要问题是成本较高,主要源于可再生能源发电成本以及电解水设备的投资。需进一步加大对可再生能源发电技术的研发投入,提高发电效率,降低成本。同时,研发新型电极材料、优化电解水设备结构,提升设备性能与寿命,降低设备成本。

此外,可再生能源发电的稳定性问题也亟待解决。可通过建设储能设施、优化电网调度等手段,保障电解水制氢过程中有稳定的电力供应。

5.未来展望

新能源电解水制氢已站在能源变革的潮头,随着技术的持续创新与成本的有效控制,必将在未来能源体系中扮演愈发重要的角色。它不仅有望重塑全球能源格局,推动能源行业迈向绿色、可持续发展的新阶段,还将为应对气候变化、保护地球家园提供关键支持。在各国政策扶持与科研人员的不懈努力下,新能源电解水制氢的光明未来值得期待,一场由其引领的能源变革正在全球范围内徐徐展开。

(来源氢能江湖)

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