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都说可再生能源制氢好,它的技术到底香在哪里?

日期:2021-05-05    来源:电气新科技

能源资讯中心

2021
05/05
09:05
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关键词: 制氢原料 可再生能源 氢能

有效利用氢能是目前解决能源短缺及污染严重问题的有效手段。氢气作为清洁低碳的新能源,能够帮助难以脱碳行业实现碳减排的目标。目前,制氢原料以化石燃料为主,因此带来了制氢成本高、碳排放污染环境等问题。

而制氢过程的必要条件是清洁高效、无污染,制氢原料正在从化石燃料向可再生能源(风能、太阳能、水能等)方向逐渐发展。例如:2019年底在甘肃酒泉开工建设的风、光、水、储多能互补示范基地,该项目的建成不仅能够提高当地的风光消纳问题,还增加了制氢来源的多样性。

可再生能源制氢技术是氢能得到应用和发展的基石;氢能以较低的成本丰富了可再生能源的存储方式,可以帮助可再生能源调节能量波动,促进能源结构多元化并保障能源供应安全。利用可再生能源替代化石燃料的制氢,将是清洁、高效制氢的未来发展趋势。

1 多能互补的高适应性

随着国家在可再生能源制氢产业的政策调整,多能互补协调运营追求利益最大化、效益共赢成为必然。在目前发展较为迅速的清洁可再生能源中,风能、太阳能、水能应用最为广泛。

风能和太阳能分布广、发展潜力大,但是存在能量密度低、稳定性差等问题;水力发电稳定性高,但存在流量小、枯水期等问题。而我国的风-光-水等可再生能源恰好季节互补,夏季太阳能、水能充足,冬季风能充足,正好处于枯水期,因此多能互补协调发电系统是未来的研究重点。

2 电解水制氢的安全性、清洁性及高效性

电解水制氢是电化学制氢技术,主要包括碱性电解制氢、酸性电解制氢、氯碱电解制氢、高温电解制氢及光柱电解水制氢。

离子焦耳膜酸性电解水制氢是氢能燃料电池的逆过程,能量效率可以达到80%~90%,操作过程是酸性和高电压过程,存在器件腐蚀及损害的问题。

目前产业化的制氢是碱性的电解水制氢,其系统损害小、安全性高,效率是30%~40%;其过程是电化学反应,是一个零污染、零排放的过程,产物只有氢气和氧气。

氯碱电解制氢技术中附加一个氯气和氢氧化钠,都是工业中常用的化学物质,离子焦耳膜隔膜的发展,使该技术从各个方面都比较成熟,不会对环境造成污染,符合国家发展纯绿色能源的理念。电解水制氢技术产生氢气效率高、纯度高。此外,整体的反应速度可以通过槽电压进行调节,实现对制氢速率的控制。

3 多能互补电解水制氢技术优势

在制氢产业方面,截至2020年初,全球的氢气产量将近上亿吨,有96%来自于化石燃料,其中48%来自于化石燃料的裂解,30%来自于醇类裂解,18%来自于焦炉气;电解水占比4%左右,占比小的主要原因在于电解水制氢成本很高,是化石燃料的2倍多一些。

电解水制氢技术能够适应风-光-水等可再生能源发电系统不连续、不稳定的供电缺陷,降低电解水制氢成本,延长使用寿命,促进分布式能源经济发展;风-光-水等可再生能源通过制氢、用氢的过程,将能量进行存储、转换,使能量对用户的供应过程变得更加便捷灵活。因此,可再生能源多能互补电解水制氢技术的兴起是必然的,同时也是未来的必由之路。

氢能作为连接可再生能源的纽带,使制氢技术备受关注。借力氢能源,实现多能互补,不仅为氢能制取开辟了更加清洁环保的途径,还提高了能源资源的利用效率。在未来的发展过程中,不断完善制氢技术将会是解决能源问题的终极方案。


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