8月18日，中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會成立大會暨“十四五”氫能產(chǎn)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(shù)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(guān)。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(zhì)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(lǐng)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(lǐng)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(zhì)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(shù)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(chǔ)研究階段。
李燦表示，從規(guī)模、設(shè)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(zhuǎn)成綠氫的最為有效的途徑”。在電解水制氫三種主流技術(shù)中，液體堿性水電解和固體聚合物SPE水電解技術(shù)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(chǎn)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(zhì)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。
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