在全球范圍內(nèi),氣候變化和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,各國(guó)和社會(huì)各界都在積極尋求解決方案。交通運(yùn)輸作為碳排放的主要來(lái)源之一,成為變革的重點(diǎn)領(lǐng)域。在此背景下,氫能源公交車應(yīng)運(yùn)而生,成為未來(lái)城市交通的重要發(fā)展方向。氫能源公交車的優(yōu)勢(shì)氫能源公交車以氫氣為燃料,通過(guò)燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行。與傳統(tǒng)燃油公交車相比,氫能源公交車具有諸多優(yōu)勢(shì):1.零排放:氫能源公交車在運(yùn)行過(guò)程中只排放水蒸氣,不產(chǎn)生二氧化碳和其他有害氣體,真正實(shí)現(xiàn)了零排放。2.高效能:氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī),能夠有效提升能源利用率。從交通運(yùn)輸?shù)焦I(yè)生產(chǎn),從發(fā)電到儲(chǔ)能,氫能的應(yīng)用場(chǎng)景無(wú)處不在。北京燃料電池測(cè)試裝備廠家
進(jìn)入21世紀(jì),氫能應(yīng)用場(chǎng)景更加廣。從汽車到船舶,從工廠到家庭,氫能出現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)生活各個(gè)方面,不少大型城市開(kāi)始興建加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施,氫能源技術(shù)與產(chǎn)業(yè)得到大規(guī)模推廣。中國(guó)作為氫能生產(chǎn)大國(guó)和使用大國(guó),有力推動(dòng)氫能發(fā)展。在交通領(lǐng)域,2022年我國(guó)氫能源汽車保有量突破萬(wàn)輛,預(yù)計(jì)到2025年有望增至10萬(wàn)輛。在旺盛的需求引導(dǎo)下,綠氫制取的成本降低。目前,綠氫主要通過(guò)電解水來(lái)制取,成本的80%來(lái)自電解過(guò)程的能耗。根據(jù)工作原理、溫度以及所用電解池材料的不同,電解水制氫可分為堿性電解水、質(zhì)子交換膜電解水、高溫固體氧化物電解水3類。堿性電解水技術(shù)成熟度較高,具有成本優(yōu)勢(shì),是現(xiàn)有大規(guī)模綠氫工程項(xiàng)目的主要方案。質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)效率高于堿性電解水,系統(tǒng)集成簡(jiǎn)單,但需要使用貴金屬鉑、銥等作為催化劑,目前設(shè)備成本約為堿性電解水的3倍,未來(lái)需通過(guò)新型催化劑的開(kāi)發(fā)和膜電極制備技術(shù)的發(fā)展提升性價(jià)比。高溫固體氧化物電解水技術(shù),則是在500—800攝氏度高溫下,將電能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(氫能),氫氣被高效地分離出來(lái),被認(rèn)為是理論效率高的電解水制氫技術(shù)。綜合來(lái)看,發(fā)展新型電解質(zhì)材料、提高關(guān)鍵材料壽命、優(yōu)化工作溫度成為電解制氫技術(shù)的發(fā)展方向。北京燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)空氣子系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)工廠燃料電池測(cè)試裝備,可以提高燃料電池的安全性和穩(wěn)定性。
電解水制氫的原理很簡(jiǎn)單,就是利用電流通過(guò)電解質(zhì)溶液(通常是水)中的兩個(gè)電極,使水分子發(fā)生氧化還原反應(yīng),從而將水分解成氫氣和氧氣。在這個(gè)過(guò)程中,正極會(huì)吸引水中的氧離子,還原成氧氣;而負(fù)極會(huì)吸引水中的氫離子,還原成氫氣。為了實(shí)現(xiàn)高效的電解水制氫,需要選擇合適的電解質(zhì)和電極材料。常用的電解質(zhì)有酸性、堿性和中性電解質(zhì),其中酸性電解質(zhì)如硫酸、鹽酸等,堿性電解質(zhì)如氫氧化鉀、氫氧化鈉等,中性電解質(zhì)如純凈水等。電解質(zhì)的選擇取決于制氫的需求和環(huán)境條件。電極材料的選擇也非常重要,常用的電極材料有鉑、鈀、鎳等金屬材料,這些材料具有良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性。此外,為了增加電解反應(yīng)的速度和效率,還可以采用催化劑,如鎳基和鉑基催化劑。
推動(dòng)綠色工業(yè)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)氫能源在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用不限于替代化石燃料減少碳排放,還可以推動(dòng)綠色工業(yè)的發(fā)展。例如,在鋼鐵冶煉過(guò)程中使用氫能源替代傳統(tǒng)的焦炭還原劑可以降低碳排放和能源消耗;在化工行業(yè)中利用氫能源進(jìn)行合成反應(yīng)可以生產(chǎn)更加環(huán)保和高效的化學(xué)品。這些應(yīng)用有助于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的綠色轉(zhuǎn)型,還可以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)和發(fā)展。制取技術(shù)多樣化發(fā)展目前,氫能源的制取技術(shù)主要包括電解水制氫、天然氣重整制氫以及工業(yè)副產(chǎn)氫回收等。隨著可再生能源技術(shù)的不斷成熟和成本的降低,電解水制氫逐漸成為主流方向。同時(shí),為了減少制氫過(guò)程中的碳排放和提高能源利用效率,科學(xué)家們還在探索新的制氫技術(shù)如光解水制氫、生物制氫等。這種生產(chǎn)方式有助于減少對(duì)化石燃料的依賴,還能促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級(jí)。
應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展氫能源的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓展。除了交通運(yùn)輸和工業(yè)生產(chǎn)外,氫能源還開(kāi)始在儲(chǔ)能、建筑供暖、分布式發(fā)電等領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如,在一些歐洲國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)氫能供暖系統(tǒng)利用氫燃料電池產(chǎn)生的熱能進(jìn)行供暖;在分布式發(fā)電領(lǐng)域氫燃料電池微電網(wǎng)正在逐步推廣為偏遠(yuǎn)地區(qū)和島嶼提供可靠的電力供應(yīng)。國(guó)際合作與政策支持加強(qiáng)隨著全球?qū)淠茉吹闹匾暫托枨蟮脑鲩L(zhǎng)越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)開(kāi)始加強(qiáng)國(guó)際合作和政策支持推動(dòng)氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如歐盟已經(jīng)制定了“歐洲氫能戰(zhàn)略”計(jì)劃到2030年投資數(shù)千億歐元建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施和推動(dòng)氫能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用;中國(guó)也出臺(tái)了多項(xiàng)政策鼓勵(lì)和支持氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展包括加大研發(fā)投入、建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施、推動(dòng)氫能示范應(yīng)用等。由于氫能源卡車的動(dòng)力系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生火花,降低了運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn),從而提高了運(yùn)輸?shù)陌踩浴?a href="http://pingchao.net/zdcbsx/p3ks49vaj3/21051839.html" target="_blank">北京燃料電池測(cè)試裝備廠家
氫氣與氧氣在燃料電池中反應(yīng)時(shí),產(chǎn)物是水,不會(huì)產(chǎn)生任何有害的溫室氣體或污染物。北京燃料電池測(cè)試裝備廠家
為此,科學(xué)家們正嘗試將氫轉(zhuǎn)化為易儲(chǔ)易運(yùn)的氨或甲醇,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠氫大規(guī)模應(yīng)用。比如,以經(jīng)典的哈伯—博施工藝借助氮?dú)饧皻錃庵迫“睔?,或利用新興的電化學(xué)常壓低能耗合成氨技術(shù),實(shí)現(xiàn)“氫氨融合”,豐富了化肥、工業(yè)等傳統(tǒng)用氨行業(yè)及綠氨摻混發(fā)電、綠色船用燃料等下游新興領(lǐng)域的能源供給。另外,利用綠氫和二氧化碳合成綠色甲醇,也能實(shí)現(xiàn)氫能整體的全周期近零排放。目前全球市場(chǎng)對(duì)綠色甲醇、綠氨、生物柴油等綠色清潔液體燃料需求巨大,相關(guān)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)能有待進(jìn)一步提高,綠色清潔液體燃料前景廣闊,有望成為更具經(jīng)濟(jì)性的綠氫消納利用新路徑。除了作為化工原料(如石油煉化、合成氨、合成甲醇)和工業(yè)工藝氣體(如鋼鐵、半導(dǎo)體行業(yè)還原劑)等傳統(tǒng)使用方式外,綠氫還可以作為能源、燃料來(lái)使用。氫燃料電池是目前被看好的氫能利用路線。氫燃料電池汽車具備零排放、零污染、無(wú)噪聲、補(bǔ)充燃料快、續(xù)航能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。2022年北京冬奧會(huì)期間,超過(guò)1000輛氫能源汽車投入使用,并配備了30多個(gè)加氫站,這是迄今為止氫燃料電池汽車在全球規(guī)模的集中運(yùn)營(yíng)。在新技術(shù)加持下,氫能交通工具可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、水到氫再到水的“無(wú)碳物質(zhì)閉環(huán)”,構(gòu)成綠色發(fā)展的一次次清潔能量循環(huán)。北京燃料電池測(cè)試裝備廠家