筆者在宏觀與行業(yè)觀察者中已經(jīng)分析很多種行業(yè)的預(yù)期包括技術(shù)路線筆記。

這次，筆者再次將氫能源路線分享給讀者們。

高比例可再生電力系統(tǒng)

雙碳目標(biāo)下，高比例可再生電力系統(tǒng)提上日程。

未來(lái)，可再生能源，化石能源，新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，必將三腳鼎立，形成一個(gè)穩(wěn)定可靠的高比例可再生電力系統(tǒng)。

高比例可再生電力系統(tǒng)中電化學(xué)儲(chǔ)能（如鋰電池）是保障電力供應(yīng)的重要一環(huán)。

但受限于無(wú)法長(zhǎng)時(shí)連續(xù)運(yùn)行的特性，僅依靠鋰電池（或其他具有類(lèi)似特性的儲(chǔ)能技術(shù)）來(lái)增加可再生發(fā)電容量并不是一種成本效益高的脫碳電力系統(tǒng)策略。

然而，氫能源的優(yōu)點(diǎn)非常顯著：

一是可以逐步替代燃煤電站，為系統(tǒng)提供高效能的全時(shí)域儲(chǔ)能，填補(bǔ)風(fēng)、光電能間歇性造成的系統(tǒng)功率缺額，支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；

二是利用其700攝氏度以上工作溫度的特點(diǎn)，可以與汽輪機(jī)組成聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，為電力系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

三是其輸入不僅可以是氫能，還可以是天然氣、煤氣和沼氣等燃料氣，通過(guò)固體氧化物燃料電池前置的重整裝置可以將氫能和二氧化碳分離，實(shí)現(xiàn)二氧化碳回收和零碳發(fā)電。

那么綠色氫能從哪里來(lái)？

無(wú)碳?xì)?/span>循環(huán)

筆者閱讀了一些文獻(xiàn)，將筆記整理如下：

 一、海風(fēng)綠氫

根據(jù)沿海地區(qū)能源特點(diǎn)，建立風(fēng)電制氫和核能 制氫基地可滿足未來(lái)綠色氫能的發(fā)展趨勢(shì)，大規(guī)模供應(yīng)無(wú)碳?xì)?/span>。

風(fēng)電制氫從棄風(fēng)制氫的輔助并網(wǎng)模式 轉(zhuǎn)變?yōu)閷?zhuān)一制氫的非并網(wǎng)模式，可提升制氫的轉(zhuǎn)換 效率和經(jīng)濟(jì)性。

非并網(wǎng)模式下，綜合考慮不同水電解制氫的設(shè)備成本及技術(shù)特點(diǎn)，堿性水電解設(shè)備為 主并以 PEM 水電解設(shè)備輔助的方案或許具有較好應(yīng)用前景，可深入研究分析。

二、核能+LNG+海風(fēng)

利用第四代核能系統(tǒng) 的高溫核熱，高溫?zé)峄瘜W(xué)循環(huán)分解水制氫和高溫蒸 汽電解制氫可實(shí)現(xiàn)核能到氫能的高效轉(zhuǎn)化，可在未來(lái)應(yīng)用于大規(guī)模無(wú)碳產(chǎn)氫。

依托 LNG 接收站經(jīng)驗(yàn)建立液氫港口，成為國(guó)際液氫集散中心，有利于發(fā)展國(guó)際氫能貿(mào)易。

聯(lián)合風(fēng)電制氫、核能制氫、液氫港口，耦合形成沿海特色氫源基地，可發(fā)揮氫作為實(shí)體能源的優(yōu)勢(shì)， 助于氫實(shí)現(xiàn)對(duì)石油的替代，有利于向無(wú)碳社會(huì)過(guò)渡。

在 LNG 接收站，LNG 氣化過(guò)程中存在大量具有 回收價(jià)值的冷量。

若是將氫出口港和 LNG 接收站聯(lián)合建設(shè)，可考慮利用 LNG 氣化過(guò)程的大量冷能對(duì)氫 液化循環(huán)進(jìn)行預(yù)冷，可在解決 LNG 冷能利用問(wèn)題的同時(shí)，有效降低氫液化的能源需求和資本成本。

三、液態(tài)太陽(yáng)燃料

李燦院士課題組致力于太陽(yáng)燃料的研究，即利用太陽(yáng)能等可再生能源通過(guò)光催化、光電催化和電解水獲得氫氣，再通過(guò) CO2 加氫制甲醇等燃料以及烯烴、芳烴等化學(xué)品，從而實(shí)現(xiàn)可再生能源和 CO2 的資源化利用。

 ZnZrOx 固溶體催化劑具有優(yōu)異的二氧化碳加氫制甲醇性能，其中 Zn 和 Zr 分別對(duì) H2 和 CO2 的活化起到關(guān)鍵性作用。

李燦院士課題組系統(tǒng)研究了 ZnO 基催化劑和 ZrO2 基催化劑，并發(fā)現(xiàn) MaZrOx(Ma=Cd,Ga) 固溶體催化劑也具有優(yōu)良的 CO2 加氫制甲醇性能。

以太陽(yáng)能為代表的液態(tài)太陽(yáng)燃料技術(shù)路線圖

1，能量源頭是太陽(yáng)能等可再生能源，

2，可利用水將太陽(yáng)能存儲(chǔ)在 H2 中，

3，也可進(jìn)一步利用 CO2 將太陽(yáng)能存儲(chǔ)在CH3OH 中，

4，CH3OH 可直接作為能源，也可運(yùn)輸?shù)叫枰膱?chǎng)合與水重整放出 H2，

5，最終 H2 以燃料或燃料電池的形式將能量供給人類(lèi)。

6，釋放過(guò)程中，CO2密閉環(huán)境中可以直接吸附，壓縮回收！

整個(gè)過(guò)程只消耗太陽(yáng)能，水、二氧化碳僅充當(dāng)能量的媒介且可實(shí)現(xiàn)完美循環(huán)，而 H2 和甲醇則充當(dāng)了能量的載體，這是一條能源清潔利用的完美路線。

陽(yáng)光甲醇，被稱(chēng)為液態(tài)太陽(yáng)燃料！

四、碳捕捉

液態(tài)陽(yáng)光路線，也提供了一條額外二氧化碳捕捉的途徑。

五、甲醇+水重整制氫

甲醇+水，釋放出氫氣和二氧化碳，從而給燃料電池提供氫。

完美的液體太陽(yáng)能

1，安全

在危險(xiǎn)性上，甲醇的危險(xiǎn)性總和為28級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于汽油，柴油和天然氣的危險(xiǎn)性，甲醇是相對(duì)最安全的燃料。

2、擺脫技術(shù)進(jìn)口依賴(lài)

甲醇燃料電池采用的高溫質(zhì)子膜對(duì)氫氣的純度以及相應(yīng)的配套設(shè)施的要求，也是它與傳統(tǒng)的氫燃料電池相比具有優(yōu)勢(shì)。

而且在傳統(tǒng)的氫燃料電池路線上，中國(guó)也缺乏核心技術(shù)，特別像加氫，儲(chǔ)氫，燃料電池等核心技術(shù)大部分依靠進(jìn)口，缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3、負(fù)碳生產(chǎn)過(guò)程

氫氣+二氧化碳=甲醇的過(guò)程中，氫氣：二氧化碳比例是1：1.375，因此制造甲醇的過(guò)程是一個(gè)負(fù)碳排放過(guò)程。

而甲醇冷卻存儲(chǔ)過(guò)程還可以吸附更多二氧化碳，形成一個(gè)額外的碳捕捉過(guò)程。

最終，各種綠色氫能源獲取途徑最終可以合一，都可以以甲醇CH3OH為中間存貯、運(yùn)輸載體，以實(shí)現(xiàn)氫能源的長(zhǎng)距離安全運(yùn)輸，以及加氫站的安全儲(chǔ)存，從而完美解決氫能利用的瓶頸！

甲醇+水重整制氫也為中國(guó)氫能發(fā)展打開(kāi)了空間！