什么时候能开上氢能汽车？ 高校、企业电解水制氢技术不断突破

本报记者王凡深圳报道如何降低电解水制氢成本并加快其工业化应用？5月13日，据浙江大学新闻办公室消息，浙江大学化学工程与生物工程学院研究员侯扬设计开发了一种单原子OER催化剂，该催化剂可以使电/光电催化水分解氧的反应更加高效，从而提高制氢效率。这种新型催化剂可以将氢气生产成本降低80%。氢被誉为21世纪的“终极能源”，高效、低成本的生产已成为氢能市场化的关键环节。特别是在氢动力汽车的发展中，如果氢燃料电池汽车要进入普通人的家庭，使用氢气作为原材料的可行性至关重要。2017年，国际氢能委员会发布了第一份《氢能未来发展趋势研究报告》，报告指出，到2050年，通过更大规模的推广，氢能将占整个能源消费的20%左右，年二氧化碳排放量可比现在减少约60亿吨。电解水制氢技术经常突破。氢从哪里来？主要技术方法包括传统化石燃料制氢、化学制氢、工业尾气制氢、电解水制氢和新型制氢技术。目前，中国用于制氢的主要方法是化石燃料制氢方法。中信证券的一份研究报告指出，中国是世界上最大的氢气生产国和消费国，约占世界总量的30%。2018年，全国工业氢气产量约2500万吨，其中化石燃料氢气产量约占65%，工业副产品氢气产量约约占24%，电解水约占1%。理论上，制备氢气最常见的方法是通过水裂解产生氧气，进而形成氢气。然而，它产生的电/光电催化析氧反应限制了总的能量转换效率。因此，开发廉价高效的催化剂已成为促进电解水制氢的关键。用于氧沉淀的常用商业催化剂是二氧化铱，但每克铱的价格接近黄金的两倍。通过二氧化铱生产氢气的成本高于将其转化为相同能源所需的汽油成本。另一种类型的催化元素，金属钌更便宜，但在强酸性和氧化性环境中，二氧化钌在高工作电位下很容易被氧化为四氧化钌，失去催化活性。不久前，中国科学技术大学吴源教授的研究小组利用创新工艺开发了一种新型钌单原子合金催化剂，朝着推动“电解水制氢”的工业应用迈出了重要一步。这一成果被选为今年4月《自然催化》的封面文章。在氢能领域，这并不是最近唯一的科学突破。据《科技日报》4月1日报道，中国科学院大连化学物理研究所韩洪先研究员和李灿院士与日本理化研究所合作，开发了一种长寿命廉价催化剂，可以在强酸条件下电解水产氢。前述浙江大学的成果是通过仿生学方法设计和开发了一种单原子OER催化剂，将高度分散的镍单原子锚定在氮硫掺杂的多孔纳米碳基底上，用于高效的电/光电催化水分解氧分解反应。著名学术期刊《自然通讯》在线报道了这一成果。为什么由于燃料成本的大幅降低，氢动力汽车需要电解水来生产氢气？前瞻产业研究院的一份研究报告指出，目前，煤气化（000968）制氢和天然气重整制氢相对于油价有利润空间。但是使用……

化石燃料生产氢气不可持续，不能解决能源与环境之间的根本矛盾，碳排放高，不环保。电解水制氢是可持续的、低污染的。随着电价的下降、技术的发展和规模经济的发展，电解水行业即将崛起。随着氢燃料电池汽车发展频频迎来利好政策，工业级电解水制氢技术突破对氢动力汽车有何影响？浙江大学化学工程与生物工程学院研究员侯扬表示，新一代燃料电池汽车对高能量密度有着重要需求，水裂解产生的氢能将发挥重要作用。这一成果展示了工业级电解水用于制氢的潜力，这可能有助于新一代氢动力汽车大规模降低燃料成本。目前，成本是电解水制氢大规模应用的主要障碍。卓创资讯分析师方明告诉《21世纪经济报道》，电解水生产氢气的成本约为每立方米3-4元。如果能将成本降低80%，并且制氢的价格比其他方法每立方米低1-2元，这肯定会成为一个非常理想的选择。不仅是大学和研究机构，企业也在瞄准通过电解水降低氢气生产成本的方向。深圳一家燃料电池汽车研发企业负责人向记者透露，该公司最近向广东省科技厅申请了一项快速电解水制氢的新技术。这项新技术有两个优点：一是速度快，一小时可产生约20公斤氢气；其次，它的成本较低。该负责人表示，电解水生产的氢气纯度高，杂质少，而重整裂化生产的氢气在纯度和含硫量方面无法满足燃料电池的要求。一旦硫含量过高，对燃料电池的损害将是显著的，而在净化过程中，中国尚未独立生产检测微量元素的设备。国宏氢能执行副总经理张哲军告诉21世纪经济报道，现在国家支持氢燃料电池汽车发展的方向非常明确，各方面的积极性也比较高，积极推动一些事情。张哲军表示，各地的情况各不相同。一些地区拥有丰富的煤炭和天然气，而一些地区拥有充足的工业副产品氢气。一些地区存在严重的电力浪费和较低的电力成本，这导致氢气生产方法的选择不同。随着氢动力汽车的生产越来越大规模，如果电解水生产氢气的成本大幅降低，这将成为一种主流方法，”张哲军说。

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