氫能與燃料電池技術(shù)可真正實(shí)現(xiàn)零排放，氫燃料電池汽車被公認(rèn)為是解決當(dāng)今交通能源和環(huán)境問(wèn)題的最佳方案之一，代表著汽車未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)際氫能源委員會(huì)預(yù)測(cè)2050年氫能需求是目前的10倍，占終端能源消費(fèi)量的比例超過(guò)15%，對(duì)全球二氧化碳減排量的貢獻(xiàn)度達(dá)到20%。
然而，氫能雖好卻長(zhǎng)期以來(lái)一直未能被大規(guī)模的開發(fā)和利用，因?yàn)闅淠艿墨@取和利用并非那么容易，首先需要通過(guò)大型化工廠大規(guī)模制氫，然后對(duì)氫氣進(jìn)行壓縮儲(chǔ)存和運(yùn)輸，再通過(guò)加氫站進(jìn)行加氫，最后利用儲(chǔ)氫罐分配給燃料電池應(yīng)用端(燃料電池轎車、燃料電池客車、燃料電池通訊基站電源等)。
01利用副產(chǎn)品氫氣難度很大
首先，自然界中沒有可以開采的單質(zhì)氫氣，必須從含氫化合物中提取氫氣，我國(guó)一些氫能工作者將化工原料氫氣的生產(chǎn)能力納入能源氫氣的生產(chǎn)能力。 2019年7月1日起開始實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》，規(guī)定了質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣的雜質(zhì)含量要求，其中最重要的是一氧化碳體積分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于0.2×10-6。
以焦?fàn)t煉焦行業(yè)為例，將焦?fàn)t煤氣中的幾種重要雜質(zhì)降低到國(guó)標(biāo)GB/T37244-2018的指標(biāo)，特別是一氧化碳的5% ~ 8%降低到了千萬(wàn)分之二，不僅需要解決一系列技術(shù)的高難度問(wèn)題，而且消耗了大量能源。 最現(xiàn)實(shí)的是氯堿工業(yè)的副產(chǎn)氫。據(jù)說(shuō)，2017年全國(guó)放空的氯堿工業(yè)的副產(chǎn)氫為25萬(wàn)噸，其中不含一氧化碳，適合于燃料電池。此外，丙烷脫氫、乙烷裂解等工業(yè)也有數(shù)量相當(dāng)?shù)母碑a(chǎn)氫。
02用氫難度大成本比較高
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展多數(shù)處于示范階段，基礎(chǔ)數(shù)量嚴(yán)重不足和區(qū)域分布不均衡。加氫站數(shù)量是衡量產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要參考指標(biāo)，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)和在建的數(shù)量還不多，而且主要分布在長(zhǎng)三角、珠三角和京津冀，配套設(shè)備也還處于示范階段。另一方面，對(duì)于氫燃料電池的應(yīng)用多數(shù)處于商用車的領(lǐng)域，還有較大提升空間，數(shù)量分布不均衡，區(qū)域均衡發(fā)展的難題還需跨越。
此外，氫氣的價(jià)格成本還居高不下，氫能產(chǎn)業(yè)處于商業(yè)化前期，尚難通過(guò)規(guī)模化降低制氫成本。同時(shí)，加氫站建設(shè)成本也較高，投入回報(bào)率低，不具備經(jīng)濟(jì)效益，推行難度較大。并且在燃料電池環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)化尚處于早期，經(jīng)濟(jì)性短板突出，主要是氫能及燃料電池部分關(guān)鍵零部件、核心原材料環(huán)節(jié)上國(guó)產(chǎn)化缺失，進(jìn)口依賴度高，導(dǎo)致價(jià)格居高不下。在應(yīng)用環(huán)節(jié)，氫燃料電池車輛主要還依靠政府補(bǔ)貼，應(yīng)用端生命周期的購(gòu)置成本、運(yùn)營(yíng)成本和處置成本也亟待降低。
03水氫助力氫能發(fā)展
從罐氫產(chǎn)業(yè)鏈上來(lái)看，氫能的發(fā)展痛點(diǎn)非常多，其中最突出的就要數(shù)加氫基礎(chǔ)設(shè)施的布局，主要表現(xiàn)在建設(shè)成本高、數(shù)量少、存在安全隱患等。日本豐田燃料電池專家就說(shuō)過(guò)生產(chǎn)一輛燃料電池汽車不難，難的是如何布局完善的加氫網(wǎng)絡(luò)，可見，加氫站的建設(shè)問(wèn)題在氫能產(chǎn)業(yè)非常先進(jìn)的日本也是無(wú)法避開的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因此，要從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度去考慮目前氫能產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題，并鼓勵(lì)發(fā)展多種氫能路徑。 在罐氫路徑中，制氫與用氫是分開的，需要依賴氫氣的壓縮存儲(chǔ)運(yùn)輸才能實(shí)現(xiàn)燃料電池的終端用氫需求。然而，水氫技術(shù)路徑是氫能與燃料電池的一體化、小型化和智能化路徑。在該路徑中，制氫技術(shù)向小型化、高純化方向發(fā)展，燃料電池向低溫方向發(fā)展;甲醇水重整制氫技術(shù)與燃料電池發(fā)電技術(shù)得到高度集成，高效的智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氫氣的即產(chǎn)即用，并為燃料電池發(fā)電提供可靠的高純氫氣。
