公司動(dòng)態(tài)
隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮娜找嬖鲩L(zhǎng),太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的利用規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而,這些能源普遍面臨間歇性的挑戰(zhàn):例如,太陽(yáng)能僅在白天發(fā)電,而風(fēng)能則依賴于不穩(wěn)定的天氣條件。為了解決這一問(wèn)題,電解水制氫技術(shù)作為一種創(chuàng)新方法被提出。電解水制氫是一種通過(guò)電流將水(H?O)分解為氫氣(H?)和氧氣(O?)的過(guò)程,其本質(zhì)是利用電能將水分子“拆解”為氫氣。氫氣作為一種高效且清潔的能源載體,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期存儲(chǔ)和跨區(qū)域運(yùn)輸,還可廣泛應(yīng)用于發(fā)電、交通和工業(yè)等領(lǐng)域。因此,電解水制氫不僅提供了一種清潔的能源生產(chǎn)方式,還為可再生能源的存儲(chǔ)和利用提供了新的解決方案,具有重要的學(xué)術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前,主流的電解水制氫技術(shù)包括堿性電解技術(shù)(ALK)、質(zhì)子交換膜(PEM)電解技術(shù)、固體氧化物電解技術(shù)(SOEC)以及陰離子交換膜電解技術(shù)(AEM),各具獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。ALK技術(shù)成熟可靠,成本低,適合大規(guī)模儲(chǔ)能電站建設(shè);PEM設(shè)備反應(yīng)速度快、體積緊湊,適用于汽車加氫站等場(chǎng)景;SOEC在高溫下運(yùn)行,能量轉(zhuǎn)化效率高(可達(dá)90%以上),適合與工業(yè)余熱聯(lián)用,應(yīng)用于可再生能源制氫等領(lǐng)域;AEM技術(shù)成本較低,無(wú)需貴金屬催化劑,能效較高,正在成為新興研究熱點(diǎn),在中等規(guī)模綠色氫氣生產(chǎn)中潛力巨大。這些技術(shù)的多樣性為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了靈活高效的解決方案,推動(dòng)了電解水制氫在可再生能源存儲(chǔ)和利用中的發(fā)展。
電解水制氫在可再生能源存儲(chǔ)中的應(yīng)用主要分為以下幾點(diǎn):
1. 平衡供需:解決間歇性問(wèn)題
太陽(yáng)能和風(fēng)能的發(fā)電量具有不穩(wěn)定性,常導(dǎo)致電能過(guò)剩或不足。電解水制氫技術(shù)能夠?qū)⒍嘤嗟碾娔苻D(zhuǎn)化為氫氣存儲(chǔ),從而有效解決這一問(wèn)題。殼牌荷蘭氫能1號(hào)項(xiàng)目其電解槽單元總?cè)萘窟_(dá)200兆瓦,依托荷蘭北部海上風(fēng)電場(chǎng)供電,滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)每日可生產(chǎn)約28000公斤氫氣,是歐洲規(guī)模化綠氫示范的標(biāo)桿項(xiàng)目。
2. 氫氣存儲(chǔ):高效且靈活
氫氣作為一種高能量密度的儲(chǔ)能介質(zhì),具備長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì),其存儲(chǔ)和運(yùn)輸更加靈活。1公斤氫氣的熱值約為33千瓦時(shí),而氫燃料電池電堆的發(fā)電效率通常在40%至60%之間。以50%的效率進(jìn)行計(jì)算,1公斤氫氣可產(chǎn)生約16千瓦時(shí)的電能,可驅(qū)動(dòng)一輛氫燃料電池汽車行駛約100公里。此外,固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)通過(guò)將氫氣存儲(chǔ)在金屬氫化物中,顯著提高了儲(chǔ)氫的安全性和效率。
3. 交通運(yùn)輸:清潔能源的新選擇
氫燃料電池汽車是一種零排放的交通工具,而電解水制氫技術(shù)為其提供了可持續(xù)的氫氣來(lái)源。根據(jù)國(guó)家能源局2025年發(fā)布的《中國(guó)氫能發(fā)展報(bào)告》顯示,截至2024年底,中國(guó)建成加氫站超540座,累計(jì)推廣氫燃料電池車約2.4萬(wàn)輛,其中京津冀、廣東等五大示范區(qū)域占比超60%。2025年氫燃料電池車持續(xù)增加,這一趨勢(shì)為交通領(lǐng)域的碳減排提供了重要支持。
4. 工業(yè)應(yīng)用:減少碳排放
氫氣在化工、冶金等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)制氫方法依賴化石燃料,會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳。電解水制氫則利用可再生能源生產(chǎn)“綠色氫氣”,助力工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。據(jù)國(guó)際能源署IEA的《2024年能源技術(shù)展望》報(bào)告,在其宣布的承諾情景(APS)下,到2050年,綠氫可能占2.6億噸低排放氫氣產(chǎn)量的80%。
5. 調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷:提升穩(wěn)定性
電解水制氫技術(shù)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)中的多余電能轉(zhuǎn)化為氫氣存儲(chǔ),從而降低電網(wǎng)負(fù)荷并提升其穩(wěn)定性。如河北張家口赤城的風(fēng)氫儲(chǔ)多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目,該項(xiàng)目是京津冀首個(gè)全鏈條綠氫基地,包括一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)和一個(gè)制氫廠,風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)總裝機(jī)容量達(dá)165兆瓦,每年可提供3.38億千瓦時(shí)的綠色電力。項(xiàng)目引入了智能調(diào)度系統(tǒng),通過(guò)氣象數(shù)據(jù)、風(fēng)功率預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)發(fā)電量,調(diào)控電解槽負(fù)荷,有效利用電網(wǎng)棄風(fēng)綠電開展制氫,解決了風(fēng)電消納難題,提高了能源利用效率。
6. 固態(tài)儲(chǔ)氫:未來(lái)的關(guān)鍵技術(shù)
固態(tài)儲(chǔ)氫是一類已實(shí)現(xiàn)部分工程化應(yīng)用的儲(chǔ)氫技術(shù),通過(guò)將氫氣存儲(chǔ)在金屬氫化物中,有效解決了傳統(tǒng)高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫的安全性和效率問(wèn)題。其中,鈦錳基和鈦鐵基合金等金屬氫化物體系已被廣泛應(yīng)用于分布式儲(chǔ)能場(chǎng)景,顯著提高了儲(chǔ)氫系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性。
電解水制氫在可再生能源存儲(chǔ)中的應(yīng)用為解決能源間歇性問(wèn)題提供了新思路。它不僅能夠?qū)⒍嘤嗟目稍偕茉崔D(zhuǎn)化為氫氣存儲(chǔ),還為交通、工業(yè)等領(lǐng)域提供了清潔能源。隨著技術(shù)的進(jìn)步,尤其是固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的發(fā)展,電解水制氫的應(yīng)用前景將更加廣闊。未來(lái),它將成為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要工具,推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型。