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    李燦院士: 光伏、風電、水電制氫是未來發(fā)展方向

    2020-08-21 06:08:49 太陽能發(fā)電網(wǎng)
    8月18日,中國產業(yè)發(fā)展促進會氫能分會成立大會暨“十四五”氫能產業(yè)發(fā)展展望研討會在京召開。中國科學院士、中科院大連化學物理研究所研究員李燦發(fā)表題為“可再生能源電解水制氫及液體太陽燃料合成進展與展望”的演講。他指出,氫能發(fā)展初衷就是要解決低碳、生態(tài)等問題,可再生能源制氫是未來發(fā)展的方向,而太陽燃料甲醇技術應用中具有多重
    8月18日,中國產業(yè)發(fā)展促進會氫能分會成立大會暨“十四五”氫能產業(yè)發(fā)展展望研討會在京召開。中國科學院士、中科院大連化學物理研究所研究員李燦發(fā)表題為“可再生能源電解水制氫及液體太陽燃料合成進展與展望”的演講。他指出,氫能發(fā)展初衷就是要解決低碳、生態(tài)等問題,可再生能源制氫是未來發(fā)展的方向,而太陽燃料甲醇技術應用中具有多重優(yōu)勢。

    李燦表示,氣候變化可導致嚴重的后果,當前肆虐全球的新冠病毒和頻發(fā)的洪災、森林大火等極端天氣都與之相關。而造成氣候變化的重要原因是人類工業(yè)革命開始大規(guī)模過度開發(fā)利用化石資源,造成二氧化碳等溫室氣體排放,破壞了生態(tài)平衡。

    李燦認為,氫能的發(fā)展不能背離初衷,站在低碳、生態(tài)角度,長遠看,用光伏、風電、水電、核電制氫是未來發(fā)展方向。在氫儲運方面,要達到美國DOE制定的7%儲氫質量密度工業(yè)化標準非常困難,目前仍是研究重點,太陽燃料是解決這一難題的新思路。用氫領域并不局限在燃料電池應用,綠氫在煤化工、石油化工綠色發(fā)展中應用廣泛,而綠氫合成甲醇也可替代汽油應用在交通領域。

    據(jù)李燦介紹,地球能源來自太陽能,廣義的太陽能包含了常見的風電、水電、生物質等多種可再生能源。在可再生能源制氫中,直接從太陽能制取氫氣包含多個技術路徑。其中光解水和光電催化分解水工藝簡單,理論上可以低成本獲取,是很有吸引力的方向。光電催化分解水已經(jīng)可以考慮工業(yè)化應用,但光催化還處在基礎研究階段。

    李燦表示,從規(guī)模、設備投資、穩(wěn)定性來看,電催化分解水已成熟,來源可以是光伏發(fā)電、水電或者風電,“電催化分解水制氫是綠色能源轉成綠氫的最為有效的途徑”。在電解水制氫三種主流技術中,液體堿性水電解和固體聚合物SPE水電解技術較為成熟,堿液電解水的效率較低、能耗較高,但穩(wěn)定性好,壽命長達十年到二十年;而SPE水電解穩(wěn)定性還在進一步提升中。

    李燦認為,判定電解水制氫能否大規(guī)模應用在綠氫生產中需要解決三個問題:大規(guī)模、低能耗和高穩(wěn)定性。其團隊一直致力于堿性電解水催化劑的研究,可以較好的解決上述三大問題。堿液電解槽規(guī)模可以做的很大,目前可到1000Nm3H2/h,而通過催化劑可將能耗降至4-4.2KWh/Nm3,遠超業(yè)界平均水平,而穩(wěn)定性在實驗室可達到8000-1萬小時,工業(yè)化驗證效果也非常不錯。

    就可再生能源制氫成本來看,電價和電解水效率影響最大,這兩點在目前都已發(fā)生很大變化。如果采用0.25元/KWh電價,制氫成本可與天然氣制氫相當。而很對棄風、棄光的電已低于這個電價。電價若在0.15元/KWh,制氫成本可與煤制氫相當,據(jù)李燦介紹,采用西南地區(qū)汛期大規(guī)模棄水電價就可以滿足。同時,可再生能制氫社會效益和生態(tài)效益巨大,不排放二氧化碳。

    對于氫的儲存運輸難題,李燦團隊采用二氧化碳加氫制甲醇進行儲存,提出太陽燃料、液態(tài)陽光的思路。蘭州新區(qū)液態(tài)太陽燃料項目2018年啟動,今年1月試車成功。李燦表示,該項目采用10MW光伏電解水制氫,規(guī)模達1000Nm3H2/h,效率在80%以上,使用其研發(fā)的催化劑,氫與從企業(yè)收集來的二氧化碳合成甲醇。

    太陽燃料甲醇使用廣泛,既是優(yōu)良燃料,又可用作汽油替代燃料,也可用在鍋爐供熱。其質量儲氫密度可達到18.75%,儲存和運輸安全。

    李燦提出了使用太陽燃料甲醇為氫源的加氫站新方案,與傳統(tǒng)加氫站不同,新方案具有多重優(yōu)點,可解決高壓運輸、儲存和加氫中的安全問題,可實現(xiàn)二氧化碳回收和全流程清潔目標,還便于實現(xiàn)油、醇、氫共站的新局面。據(jù)李燦透露,太陽燃料甲醇加氫站已在張家港進行示范,預計9月建成。


    原標題:氫能發(fā)展不能背離初衷,光伏、風電、水電制氫是未來發(fā)展方向






    作者:陳大英 陳學謙 來源:能源發(fā)展網(wǎng) 責任編輯:jianping

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