技术分享 | 氢能源
氢能源发现和应用实际要比电能还要早,氢能源作为现今各国都在研究的技术,他有着清洁、能量密度高、排放低、应用无污染等优点。但是经过多年的发展,氢能源的利用却并没有得到大规模发展,且面临着诸多技术难题。
为什么氢能源没有得到大规模应用?
首先,氢能源并不是自然界原本存在的物质,而是要经过其他物质例如水、氢化物等物质进行分解获取。此过程能量消耗非常大,自然界存在的化石资源以及大量的水。这种越是稳定的物质分解需要的能量就越大,这样才能够打破物质的化学键来获取氢气。因此制氢成本居高不下。
另一方面氢能源的发展虽然持续了几个世纪,但因没有得到广泛应用,民用基础设施发展不够,存在着储存、运输、使用设备都没有实际的发展等问题。
那么为什么技术难题如此之大却还依然坚持研究?
氢能源有着其他能源载体没有的天然优势存在。第一是能量密度高,使用过程中产生的能量相比其他燃料更多。
第二是使用过程中几乎零排放。而排放产生的水又会循环进入制氢过程中,真正实现了零排放。
第三是氢气自然界储量非常多,如海水、各种化石资源以及氢化物等等。是取之不竭用之不尽的。
第四是形态多样化,包含了气体氢、液态氢、各种固态氢化物等等,能够多方位的应用,适应各种技术领域。
目前制氢技术主要发展方向有哪些?
氢气基本分类为四种,“灰氢”、“蓝氢”、“绿氢”以及“红氢”等等。其中“灰氢”是通过各种化石资源中获取到的氢气。目前各国发展“灰氢”生产技术已逐渐成熟。但并没有得到大规模发展,因为制氢过程中会产生二氧化碳等温室气体。对生产氢气而言并不是最理想的生产方法,这也是被称为“灰氢”的主要原因。
目前主要研究方向是“光催化”和“光电催化”。是通过光能对水等物质进行催化分解以此来获取氢气。此技术效率目前并不算高,需要大量的技术积累和成本降低的过程来实现大规模应用。而且“光电催化”这一项技术需要的电能是非常大的,因此这项技术需要招投标电价足够低才能够实现。等到风电、光伏电能价格降到足够低时制氢成本才能够降下来,可以作为一种能源储存技术得到应用。
氢能源应用难题是什么?
如此上所述,制氢成本非常高之外,氢气的运输、储存也成为了技术难题之一。这要体现在氢气化学性质非常活泼且易发生反应,这让氢气拥有了易泄露、易反应、易扩散等性质。因此运输过程中安全问题也是非常需要关注的,氢气密度非常小且轻,因此如果需要大规模运输氢气,就需要对氢气进行加压处理,或者降低温度至-253℃作为液态氢进行运输,而加压后的氢气危险性又会提高。而民用基础设施主要针对是液化石油居多,氢气的运输和储存设施发展并不完善,需要大量基础设施的建设和更新才能实现。
氢能源应用领域有哪些?
氢气应用主要有四个领域:发电、供热、建筑用氢以及交通等。而近段时间非常关注的氢能源交通工具氢应用却并不是占比最大的。
对于短距离轿车而言,电池技术成本非常成熟。因此氢能源交通主要体现在长距离设备如:大型货车、飞机、轮船等等。而占比最大的用氢领域是建筑用氢,主要用氢制作其他各类氢化物质、石化以及各种材料的生产等等。
总结
氢能源作为一个非常理想的能源载体,各国也非常注重技术的研究和发展。虽然各项技术难题至今没有得到较大成果,但氢能源足够多的优点值得注入更大的研究成本。未来技术成熟后,相信氢能源这项技术定会得到广泛应用。