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【绿色低碳好技术】第二期:氢能,现代能源体系新密码!水动力绿能发电技术为氢能行业带来新的解决方案!

发布时间:2024 - 06 - 13 浏览次数:4716

 

实现我国“双碳”目标的重要载体

氢能是一种清洁零碳、灵活高效、来源丰富的二次能源,作为现代能源体系的重要组成部分,是实现我国“双碳”目标的重要载体。随着日益严峻的碳减排形势,绿氢受到了全球的高度关注。利用可再生能源制氢,可以实现氢能全产业链绿色无碳,解决可再生能源消纳问题,是极具潜力的氢能发展路线。

生产绿氢的核心是高效电解水制氢技术。按照工作原理和电解质不同,电解水制氢技术分为4类:碱性电解水(ALK);质子交换膜电解水(PEM);高温固体氧化物电解水(SOEC);固体聚合物阴离子交换膜电解水(AEM)。目前国内超过95%的电解水都应用碱性电解水技术。

(来源:全球氢能燃料技术大会暨展览会 中关村氢能产业联盟)

 

水动力绿能发电技

 

水动力绿能发电技术主要采用质子交换膜电解水(PEM)制氢技术,该发电技术的双极板材质采用耐腐性更好的先进材料——钛,并涂上含铂的土层,具有优良的强度,低电阻率,高导导热率和低氢渗透性。相对于其它电解制氢工艺,电流密度、电压低、用电量较少,氢纯度,无腐蚀性介质,对环境友善污染,设备体积、成本可控,已实现初步商业化,是极具发展前景的绿色制氢技术路径,主要为家庭、社区、工业、轻型电厂提供电服务。

 

技术亮点

突破传统,解决行业痛点。水动力绿能发电技术相对于传统电解水制氢,更具有优势:

成本更低:传统电解水制氢成本较高达49.9元/千克,该技术一个氢cell运转1小時,耗费3度电,可制氢1kg转化率更高。此外,传统电解水制氢设备成本普遍在50-100万/台,该技术制氢设备成本达到3万以下每台。

转化率更高:传统电解水制氢发电转化率为44.3%;该技术一公斤氢转化率在50-80%以上,每小时发电16度左右。

更具有可持续性:传统电解水制氢模式具有间歇性,无法稳定持续地进行氢能发电为工业生产提供足够的电力。

体积更小,可模组化量产:传统电解水制氢设备体积较大,普遍在100公斤以上;而该技术电堆一条生产线每月可生产400台,重量仅66kg,体积仅30-45L。

寿命更长:采用先进电化学技术将铂金原子颗粒极小奈米化,减少原子间的不当结合增加产品寿命;采用优质MEA与具特性双极板,增效及延长Cel寿命。

更具有普及性、便利性:采用先进奈米化原子技术,大量制造高效制氢装置,产出低成本氢气,普及化氢气的使用;普设日产1-5吨的轻型加氢站、5公斤的氢罐,实现便利使用。

 

 

应用场景

01 工业用电

采用中型多台水动力绿能发电机(100-500kw),年供电65.7-328.5万度绿电

02 轻型电厂

采用中大型多台水动力绿能发电机(1000kw以上),年发电657万度以上绿电

03 社区用电

采用中型多台水动力绿能发电机(100-300kw),日发电1800-5400度供小区90-270户使用

04 家庭用电

采用中型多台水动力绿能发电机(100-300kw),日发电1800-5400度供小区90-270户使用

 

政策延展

①2024年1月10日,国家标准化管理委员会发布《2024年国家标准立项指南》,明确将加强电解水制氢装备、氢气压缩机、氢膨胀机等标准研制,制定氢品质检测、电解水制氢系统测试、临氢材料测试、燃料电池和零部件测试等标准。

②2024年2月18日,生态环境部等6部门联合印发《国家重点低碳技术征集推广实施方案》,其中明确氢能开发利用技术包括基于可再生能源的低成本(离网、可中断负荷)大规模制氢技术,分布式可再生能源制氢技术,经济安全高效的氢能储运技术,氢燃料电池开发及燃料电池分布式发电技术等。

③2024年2月29日,工信部、国家发改委等七部门联合印发《关于加快推动制造业绿色化发展的指导意见》,提出谋划布局氢能、储能、生物制造、碳捕集利用与封存(CCUS)等未来能源和未来制造产业发展;构建氢能制、储、输、用等全产业链技术装备体系,提高氢能技术经济性和产业链完备性。

④2024年3月18日,国家能源局印发《2024年能源工作指导意见》,提出加快推动氢能产业高质量发展的相关政策编制,有序推进氢能技术创新与产业发展,稳步开展氢能试点示范,重点发展可再生能源制氢,拓展氢能应用场景等。

⑤2024年4月30日,工信部发布《国家工业和信息化领域节能降碳技术装备推荐目录(2024年版)》,其中共有15项氢能技术入选,在氢气制取环节,包括电解水制氢/氨3项,生物质制绿氢1项,尾气制氢1项;在氢气利用环节,燃料电池3项,加氢站1项,氢气燃烧应用2项,氢储运2项,绿色航煤技术2项。

⑥2023年11月6日,广东省发改委等八部门联合印发《广东省加快氢能产业创新发展的意见》(下称《意见》),《意见》提出加快完善氢气供应体系。针对我省氢源不足、供氢成本较高、绿氢供给比例低等问题,提出大力发展电解水制氢、有效利用工业副产氢、持续推进可再生能源制氢等3条政策措施。

⑦2024年5月10日,深圳市发展和改革委员会发布了关于印发《深圳市氢能产业创新发展行动计划(2024-2025年)》的通知。《行动计划》提出,到2025年深圳市氢能产业发展目标为:到2025年,氢能产业规模持续壮大,创新能力持续提升,突破一批关键核心技术,实现电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、碳纸、催化剂、制氢设备、储氢装置等关键零部件和装备技术达到国内领先水平,形成一批技术领先、具备较强国际竞争力的创新型企业,制储输加用市场机制、标准体系和管理机制更加健全,市场化示范推广一批燃料电池车辆,建设加氢站不超过5座,建设创新载体不少于15家,推动我市主导或参与制修订氢能领域国际国内标准不少于20项,全产业链核心竞争力稳步提升。