謝在(zài)庫：氫能工業應用大(dà)有可爲(wéi / wèi)
2022-08-15
【摘要(yào / yāo)】：
近日，由中國(guó)石化主辦的(de)氫能應用現代産業鏈建設推進會暨高質量發展論壇在(zài)北京舉辦。中國(guó)科學院院士、中國(guó)石化副總工程師謝在(zài)庫在(zài)主題演講中表示，氫能助推工業企業減碳，對我國(guó)實現“雙碳”目标至關重要(yào / yāo)，目前，氫能工業應用大(dà)有可爲(wéi / wèi)，要(yào / yāo)大(dà)力發展氫能、氫能産業及氫能經濟。
從能源結構變革趨勢來(lái)看，雙碳目标下可再生能源比重将會越來(lái)越高。謝在(zài)庫表示，能源結構決定了(le／liǎo)二氧化碳排放情況。“在(zài)雙碳目标下，能源化工的(de)重要(yào / yāo)發展方向包括分子(zǐ)煉油、綠色化工、高端材料、節能工藝、循環化工、二氧化碳技術、可再生能源、氫基工業、人(rén)工智能等。其中，氫基工業與氫能是(shì)能源結構調整的(de)關鍵。”氫能既是(shì)二次能源、能源載體，也(yě)是(shì)工業原料，将支撐未來(lái)經濟社會的(de)可持續發展，所以(yǐ)要(yào / yāo)發展氫能、氫能産業以(yǐ)及氫能經濟。
“未來(lái)氫能經濟在(zài)我國(guó)工業中的(de)比重和(hé / huò)份額将比現在(zài)高，它涉及了(le／liǎo)工業、交通、建築、發電等各個(gè)行業。氫産業将從灰氫、藍氫發展到(dào)綠氫。”謝在(zài)庫表示，要(yào / yāo)推進氫能産業核心技術創新，特别是(shì)綠氫的(de)核心技術創新。
制氫：可再生能源制氫已經具有生命力
謝在(zài)庫認爲(wéi / wèi)，在(zài)可再生能源發電中，電解水制氫在(zài)未來(lái)一(yī / yì ／yí)段時(shí)間中所占比重是(shì)非常大(dà)的(de)。“當前，我國(guó)可再生能源發電成本已在(zài)大(dà)幅度下降。可再生能源電解水制氫已經具有生命力。”
電解水制氫主要(yào / yāo)有三類技術路徑。一(yī / yì ／yí)是(shì)目前廣泛應用的(de)堿性電解水制氫，其特點是(shì)啓停較快，已在(zài)工業上(shàng)應用，還要(yào / yāo)發展系統集成和(hé / huò)配套技術。二是(shì)質子(zǐ)交換膜電解水制氫，它的(de)特點是(shì)啓停快，但面臨貴金屬電催化劑成本高的(de)挑戰，還需進一(yī / yì ／yí)步研究複合材料、非貴金屬材料來(lái)降低成本。三是(shì)固體氧化物電解水制氫，因部分電能被熱能取代，轉化效率可達85%以(yǐ)上(shàng)，期待該技術盡快突破材料的(de)高溫穩定性，在(zài)大(dà)規模電解水制氫方面發揮作用。
此外，核能制氫也(yě)是(shì)重要(yào / yāo)發展方向，包括高溫氣冷堆與固體氧化物電解水制氫的(de)耦合、以(yǐ)及熱化學循環制氫，其關鍵是(shì)要(yào / yāo)突破耐高溫材料及相關裝備。
“光催化制氫是(shì)人(rén)類能源利用方式的(de)重要(yào / yāo)目标。”謝在(zài)庫提到(dào)，除了(le／liǎo)可再生能源電解水制氫、核能制氫，還有光催化制氫、生物制氫等方法。
儲氫：化學儲氫已在(zài)相關場景下示範應用
在(zài)氫儲能方面，謝在(zài)庫從化學角度進行了(le／liǎo)分享。
“因爲(wéi / wèi)可再生能源有波動性，所以(yǐ)要(yào / yāo)在(zài)光伏和(hé / huò)風能充足時(shí)将電能儲存起來(lái)，在(zài)需要(yào / yāo)時(shí)釋放儲存的(de)電力。”謝在(zài)庫提到(dào)，氫儲能的(de)重點是(shì)選擇合适的(de)儲氫化合物，如甲醇、氨、有機化合物等，其關鍵是(shì)脫氫和(hé / huò)加氫的(de)體系協同，目前還面臨很多挑戰。據他(tā)透露，中國(guó)石化團隊已在(zài)這(zhè)方面有多年研究積累。
談到(dào)儲氫，液态陽光是(shì)熱點話題。謝在(zài)庫表示，我國(guó)科學家已開展了(le／liǎo)以(yǐ)甲醇爲(wéi / wèi)載體的(de)将太陽能轉化爲(wéi / wèi)化學能的(de)技術探索與示範，就(jiù)是(shì)通過光伏發電、電解水制氫、氫與二氧化碳反應生成甲醇的(de)路線。
用氫：氫基工業内涵豐富
在(zài)用氫方面，謝在(zài)庫認爲(wéi / wèi)，氫基工業内涵很豐富。
“化學工業離不(bù)開氫。”謝在(zài)庫表示，中國(guó)石化正在(zài)發展綠氫煉化，把綠氫引進煉化流程以(yǐ)降低二氧化碳排放。煤化工的(de)二氧化碳排放是(shì)非常高的(de)，但如果與綠氫耦合，就(jiù)可以(yǐ)降低二氧化碳排放，而(ér)且，相比于(yú)合成氣經甲醇制烯烴，合成氣直接制烯烴将進一(yī / yì ／yí)步節能減排。我國(guó)科研機構和(hé / huò)企業都進行了(le／liǎo)大(dà)量探索，已經進行到(dào)中試階段。
氫基工業也(yě)包括鋼鐵、冶金等流程。“鋼鐵工業、冶金工業一(yī / yì ／yí)般采用高爐-轉爐煉鋼流程，其二氧化碳排放也(yě)是(shì)比較高的(de)。但是(shì)，如果從碳還原變成氫冶煉，二氧化碳排放将大(dà)幅度下降，甚至沒有二氧化碳排放。”
氫基工業還包括建材領域。“碳酸鹽分解占了(le／liǎo)建材領域大(dà)部分的(de)碳排放。已經有了(le／liǎo)降碳的(de)思路，也(yě)有比較清晰的(de)發展路徑，但是(shì)技術還沒有突破。将建材工業和(hé / huò)化學工業進一(yī / yì ／yí)步耦合，即把碳酸鹽分解與可再生能源氫或甲烷等供氫分子(zǐ)耦合，可以(yǐ)降低二氧化碳排放。”
“建設電化學工廠乃至光化學工廠，是(shì)我們實現可持續發展氫基工業的(de)重要(yào / yāo)一(yī / yì ／yí)環。”謝在(zài)庫認爲(wéi / wèi)，這(zhè)就(jiù)要(yào / yāo)研究熱催化、電催化、生物催化、光催化來(lái)支撐石化、冶金、建材及其相關産業的(de)可持續發展。“中國(guó)石化在(zài)化石能源制氫方面有很好的(de)産業基礎和(hé / huò)技術基礎，正在(zài)推進可再生、可持續的(de)氫能核心技術發展。這(zhè)是(shì)一(yī / yì ／yí)個(gè)開放合作、大(dà)有可爲(wéi / wèi)的(de)領域。”