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氢能源产业链知识大全

2018-5-28 11:39| 发布者: admin| 查看: 14760| 评论: 0

摘要: 人类历史上每一次能源利用的里程碑式发展,都会开启一个新的时代。从木柴到煤炭再到石油,人类文明也随之飞速进步,同时也越来越离不开能源。而目前煤炭和石油等石化能源正面临着枯竭,人类文明又将面临一个重大的转 ...


有力的政策支撑将保证氢能源的顺利发展,技术的进步是实现氢能源产业化的必要条件。


氢能产业链三大环节,每个环节都很很高的技术壁垒和难题,目前我们看好上游的电解水制氢技术、中游的化学储氢技术和下游的燃料电池技术。


2、上游制氢:电解水制氢将成主流,成本将随电价下降而下降


(1)制氢途径主要有热化学重整、电解水和光解水三类


氢能是一种二次能源不可以直接获得,需要通过制备获得。目前制氢技术主要有传统能源和生物质的热化学重整、水的电解和水的光解。


其中化石能源重整是主导,成本低并且已“有利可图”,但不可持续、不环保;电解水制氢将成主流,成本将随电价而下降;光解水效率太低,期待技术突破。

(2)当前制氢主要以石化燃料为主要原料,不可持续不环保


2014年全球制氢能力为14400百万标准立方英尺/天,目前维持在一个较为稳定的水平。

其中96%连源于传统能源的热化学重整,还有4%来自于电解水。其用途主要是资源性的,作为化工合成的中间产品或原料,其中60%被用于合成氨,38%用于炼厂石油和煤炭的深加工。

对比几种主要制氢技术的成本,煤气化制氢的成本最低,为1.67美元每千克,其次是天然气制氢2.00美元每千克,甲醇裂解3.99美元每千克,成本最高的是水电解,达到5.20美元每千克。


相对于石油售价,煤气化和天然气重整已有利润空间,而电解水制氢成本仍高高在上。


虽然目前电解水制氢成本远高于石化燃料,而煤气化制氢和天然气重整制氢相对于石油售价已经存在利润空间。但是用化石燃料制取氢气不可持续,不能解决能源和环境的根本矛盾。


并且碳排放量高,煤气化制氢二氧化碳排放量高达193kg/GJ,天然气重整制氢也有69 kg/GJ,对环境不友好。


而电解水制氢是可持续和低污染的,这种方法的二氧化碳排放最高不超过30 kg/GJ,远低于煤气化制氢和天然气重整制氢。

同时电解水制氢的技术相对已经比较成熟,制氢效率也已经能达到70%,未来电解水成本下降也是必然趋势,所以我们认为电解水有望成为制氢的主流技术。


(3)光解水制氢技术看似理想实则困难重重


光解水制氢是一种理想的制氢技术。它的原理是直接利用太阳能,在光催化剂的协助下,将水分解产生氢气。这种方法直接利用一次能源,没有能源转换所产生的浪费,理论上简单高效。


然而,这种制氢方法面临的技术仍然面临很多问题。制氢效率低(不到4%)是最主要的问题,所以它离实际应用还有相当长的距离。


光催化材料的带隙与可见光能量匹配,光催化材料的能带位置与反应物电极电位匹配,降低光生电子-空穴的复合率是克服这一困难的三大待攻克技术难关。

(4)电解水制氢技术成本将随电价下降而显著下降,将成为未来制氢的主流技术

电解水制氢成本主要来源于固定资产投资、电和固定生产运维这四项开支,其中电价高是造成电解水成本高的主要原因,电价占其总成本的78%。因而电价的下降必将带来氢气成本的大幅下降。

近几年,可再生能源发电的装机总量和发电量都在快速增长,电价的下降是必然趋势。中国已有相关政策出台,发改委下发关于适当调整陆上风电标杆上网电价的通知,将第I类、II类和III类资源区风电标杆上网电价每千瓦时降低2分钱。


电解水制氢成本未来会下降。电价下降和技术发展、规模化效应,都会使氢气成本下降,并且一般新技术的产业化都走在完全实现经济性之前,电解水产业即将兴盛。所以我们预测未来5-10年电解水制氢即将“有利可图”。


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