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質子交換膜(PEM)水電解制氫技術進展及應用前景

2021-10-11 08:40:58米萬良榮峻峰
石油煉制與化工 2021年10期
關鍵詞:催化劑

米萬良,榮峻峰

(中國石化石油化工科學研究院,北京 100083)

氫能在能源供給側和消費終端轉型發展中可以發揮重要作用。在能源供給側,氫能可以消納可再生能源電力,實現能量在時間上的存儲和空間上的轉移。相對于其他儲能方式,氫能具備規模優勢;在能源消費終端,氫能可以實現零排放、零污染,減少碳排放。2020年9月,在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上,中國提出力爭2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的目標。在實現目標的過程中,氫能的應用除了可以減少碳排放、助力碳達峰,還可以通過氫與二氧化碳反應制成有機化學品,實現碳中和。

現階段,氫氣主要用作工業原料,但在發電、供熱、交通燃料等領域有巨大發展潛力。隨著可再生能源發電比例和規模不斷提升,間歇性電力“削峰填谷”的儲能作用將得到廣泛體現。目前,全世界的氫產量約為70 Mt/a,主要消費方向以石油煉制、化工原料為主。氫氣的主要用途和應用比例如表1所示。由表1可知,目前氫氣以能源屬性應用的比例不足1%[1]。

表1 氫氣的主要用途及占比

2019年,中國產氫33.42 Mt,而生產原料以化石能源為主。其中,以煤為原料制得氫氣(煤制氫)的量最多,達21.24 Mt,占比60%以上,如圖1所示。根據中國氫能聯盟研究院發布的數據,當單位制氫的碳排放(CO2)不高于4.9 kg/kg時,制備的氫氣才是清潔的,如表2所示。煤制氫的碳排放強度接近風電、水電制氫的20倍,天然氣制氫的碳排放強度也很高,兩種方式制氫的碳排放均遠超清潔制氫的碳排放標準;……

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