目前,全球制氢技术的主流选择是化石能源制氢,主要是由于化石能源制氢的成本较低,其中天然气重整制氢由于清洁性好、效率高、成本相对较低,占到全球48%。我国能源结构为“富煤少气”,煤制氢成本要低于天然气制氢,因而国内煤制氢占比最大达62%,其次为天然气制氢占比达19%。根据业内机构预测,在2060年碳中和目标下,到2030年,我国氢气的年需求量将达到3715万吨,在终端能源消费中占比约为5%。到2060年,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中的占比约为20%。其中,工业领域用氢占比仍然最大,占总需求量的60%。
目前工业制氢的方法主要有以下四种:一是采用化石燃料制取氢气;二是从化工副产物中提取氢气;三是采用采用来自生物的甲醇甲烷制取氢气,四是利用太阳能、风能等自然能量进行水的电解。从大规模制氢的可行性来看,焦炉气制氢利用炼焦的副产物,天然气制氢利用化石燃料,虽然按照方法论其二者均适用于大规模制氢,但是受限于原料供应;甲醇裂解制氢具有投资低、建成快、无污染等特点,并且甲醇作为原料可以更为灵活,但甲醇裂解制氢法难以进行大规模的制氢。从经济性角度看,焦炉气制氢和天然气制氢成本更低,因为原料价格更低。非民用天然气价格目前正在逐步市场化。
目前主要储氢技术包括物理储氢、化学储氢及吸附储氢三大类别。其中物理储氢技术的高压气态储氢技术为目前发展最为成熟、应用最广泛的技术。液态储氢为未来重要发展方向,但目前技术主要应用于航天领域,国内民用受政策限制。高压储氢主要利用气瓶作为储存容器,对于储气瓶,全球呈现出从I型储氢瓶到IV型储氢瓶的技术发展趋势。目前车用高压储氢瓶的国际主流技术通过以铝合金/塑料作为内胆,外层则用碳纤维进行包覆(即III型、IV型瓶),提升氢瓶的结构强度并尽可能减轻整体质量。
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