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燃料电池是氢能广泛利用的最高效技术

如今,越来越多的雾霾、高温、干旱等极端气候事件正困扰着人类。中国是发展中大国,也是受全球气候变化影响最为严重的国家之一。在应对全球气候变化问题上,中国正在形成一套日渐完善的应对气候变化的政策法规体系,其中支持发展新能源的政策近年来越来越强劲。

当今世界面临能源危机和环境危机的根源是技术层面上的,传统建立在污染环境基础之上的能源的技术路线已经岌岌可危,人们亟待需要寻找可以替代传统化石能源的的新能源和能源高效转化的技术和装备。

氢能是高效清洁的能源,燃料电池是氢能广泛利用的最高效技术。目前制约燃料电池技术应用的主要障碍是氢气的储运、加注等问题。采用高压储氢瓶储氢有很多问题,比如储氢量太小,成本高,而且安全隐患大,加氢困难等,难以实际推广和应用。然而,甲醇是自然界中最佳的储氢介质,其来源广泛,它除了可以通过传统化石能源获得,还可以通过太阳能、风能、生物质等可再生能源获得,50%的甲醇水储氢量高达100g/L,几乎与液氢相当。

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水基能源向华理论图-H01

中国水化集团以水基能源向华理论(见图H01)为研究基础和指导思想,结合电子科技、化工技术、机械技术等多领域尖端成果,发明与创造出以甲醇水为基础的氢能发电系统(水氢机),通过技术的不断迭代升级,形成了具有中国特色的甲醇能源路线(水氢路线)。水基能源向华理论核心观点包括:一、多种能源变甲醇,甲醇变成人们需要的能源;二、CO2是能源的重要组成部分,甲醇制备过程为“吸碳排氧”,而甲醇制氢的过程为“吸氧排碳”;三、能源可自给自足,就地采集,并可就地消纳和转换。

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水氢技术路径图-H02

目前全世界对氢能源的利用,绝大部分都在走传统储氢罐+燃料电池技术路径,该路径依赖完善的氢燃料运输配送基础设施,通过氢能生产、运输、存储来保障氢能的高效使用,还需要建设配套的加氢基础设施来保障燃料电池的高效使用。因此,氢能与燃料电池往宏观方向发展面临着高昂的加氢基础设施建设成本及氢能生产、运输、存储等使用环节产生的安全问题和成本问题。日本燃料电池汽车专家在采访时就表示阻碍燃料电池汽车发展的并非价格及成本问题,而是加氢基础设施的问题,制造一台燃料电池汽车并不困难,难的是如何建造和布局燃料电池加氢网络。

水氢技术路径(见图H02)是氢能与燃料电池往微观方向发展的技术路径,它利用小型化移动制氢与燃料电池高度集成的方式代替传统大规模制氢并分散利用的方式,巧妙的避开了氢气的压储运。它实现了小型化移动制氢和发电的目标,为氢能的广泛应用打开了大门,解决了氢能应用的安全问题、成本问题及重大加氢基础设施的投资问题,解决了氢经济不经济的问题。

因此,全球气候的问题就是能源的问题,能源的问题就是能源高效转化的技术和装备问题,水氢机就是一个能引领能源新时代的核心装备。