氫是好能源,甚至可能是最清潔的能源。其制備原理非常簡單,工藝也有已經成熟的規模化生產技術(AEC,堿性電解),有在快速發展的下一代技術(PEM,質子交換膜電解;SOEC,固體氧化物電解),可以與風光電廠完美結合,就地解決消納、儲能等一系列高效利用綠電的問題。也就不奇怪,為何氫能在國家未來能源規劃中占據如此地位了。
信息來源:公開資料整理 l 果殼硬科技制表
可氫也是一種壞能源,壞到當前產業面臨的困難遠比應用它帶來的好處要多得多。首先氫是一種極難儲存的物質,其臨界溫度極低,為-239.9℃(作為對比,氧氣的臨界溫度為-118.95℃),而維持這種低溫意味著很高的能耗,導致氫氣目前只能依賴高壓氣體鋼瓶這種相對低效的方式轉運,運輸成本居高不下。同時,氫作為自然界最輕的元素,其分子穿透力極強,很容易發生泄漏,且對金屬物質還有一定的腐蝕性,對儲氫罐與運輸管道(特別是接縫位置)的材料選擇提出了很高要求,而性能如此優秀的材料必然不會便宜,如何高效中長期儲氫是行業的長期難題。氫氣還是一種非常危險的物質,極端易燃易爆,而這搭配易泄露的特征,導致必須將安全標準維持在極高水平,而這又是一筆開支。
臨界溫度:每種物質的一個特定溫度,即物質以液態形式出現的最高溫度。在這個溫度以上,無論怎樣增大壓強,氣態物質不會液化。換言之, 臨界溫度越低,越難液化,儲存難度就越大。
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除了儲運問題,氫能雖然單位質量的能量密度不錯(高達142MJ/kg,標準煤為20.8MJ/kg),但單位體積的能量密度卻十分糟糕,而作為一種密度極低的物質,這才是對氫更為重要的一項指標。液態氫的能量密度約為2.4千瓦時每升(汽油的能量密度為9千瓦時每升),而這已經是最為理想的數據,考慮到大部分情況下氫氣并不能以液態方式轉運,進一步降低了其經濟效益。
總的來說,氫能現階段尚未解決基本的儲運,而中長期的儲存更是困難重重。當前的一些技術路線,包括甲醇、金屬吸附等要么不具備規模化能力,要么極端不成熟,均不符合對氫能的長期規劃。而這決定了無論氫能產業是否能解決生產成本的問題,氫能都不具備大規模推廣的基本前提——沒有低成本的可靠儲運技術,大規模的氫能相關基建工程同樣意義不大,至少經濟性不高。
這就促使行業放寬視野,尋找一種和氫類似,制備工藝比較簡單、生產過程碳排放低、效率可接受、副產物清潔,同時還要易儲易運輸的物質。
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