氫能源的制取方法主要分為化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫和電解水制氫三大類,其中電解水制氫結(jié)合可再生能源是未來的發(fā)展方向,能夠?qū)崿F(xiàn)零碳排放。以下是各類制氫方法的特點:
主要制氫方法及特點
化石能源制氫
煤制氫:我國煤炭資源豐富,煤制氫技術(shù)成熟且成本較低(約1.1元/Nm3),但碳排放量高。通過采用碳捕捉與封存(CCS)技術(shù)可以生產(chǎn)“藍(lán)氫”,不過從長遠(yuǎn)來看,這種方法難以成為主流。
天然氣制氫:主要利用蒸汽重整技術(shù),效率較高且污染相對較少,但這種方法依賴進(jìn)口天然氣,成本受原料價格波動影響較大。在歐美國家應(yīng)用較為普遍,而在中國由于資源限制使用較少。
工業(yè)副產(chǎn)氫
通過回收焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫等工業(yè)過程中的副產(chǎn)品來提純氫氣,這種方式不僅成本低而且提高了資源利用率。例如,焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量大但雜質(zhì)較多;氯堿尾氣雖然純度較高但規(guī)模有限。短期內(nèi),工業(yè)副產(chǎn)氫可以作為重要的補(bǔ)充來源。
電解水制氫
技術(shù)分類:包括堿性電解(技術(shù)成熟且成本較低)、質(zhì)子交換膜電解(效率更高但設(shè)備成本昂貴)、固體氧化物電解(仍處于研發(fā)階段)。
成本與瓶頸:電費(fèi)占據(jù)了總成本的大約80%,如果電價能降至0.5元/kWh以下,電解水制氫的成本將可以與傳統(tǒng)燃料競爭。未來的發(fā)展將依賴于光伏、風(fēng)電等低價電力的普及以及技術(shù)上的突破。
環(huán)保優(yōu)勢:電解水制氫結(jié)合可再生能源可以實現(xiàn)零碳排放,被視為最終解決方案。到2025年,中國科學(xué)院已研發(fā)出超長壽命高效制氫新技術(shù),這將進(jìn)一步推動該領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
未來趨勢
短期(至2025年):以工業(yè)副產(chǎn)氫為主導(dǎo),同時逐步擴(kuò)大電解水制氫的示范項目規(guī)模。
中長期(2030年后):綠氫(即電解水制氫)將成為核心,輔之以化石能源制氫加CCS技術(shù)的應(yīng)用,共同構(gòu)建一個低碳的氫能體系。這種轉(zhuǎn)變有助于應(yīng)對氣候變化,推動全球向更加可持續(xù)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。