氫能的主要應用領域
1、在電力方面
氫能作為多功能載體,可以實現可再生能源體系的整合,不僅用于清潔發電,還能平衡電力需求和可再生能源之間的波動。在可再生能源能力不足或需求高峰時期,氫氣成為清潔能源的來源,在發電中起到脫碳的作用。
2、在供暖方面
氫氣可以與天然氣混合使用,所以氫能是未來少數能與天然氣競爭的低碳能源之一。通過與天然氣混合(低百分比的氫氣可以安全地混合到現有的天然氣網絡中),無需對原有的基礎設備進行多少調整,就能提供靈活連續的熱能電能,氫能源進而有望取代傳統化石燃料。
3、在航空領域
航空業每年排放9億噸以上的二氧化碳,氫能是發展低碳航空的主要途徑。氫能在飛機上的應用有以下四種途徑:直接在燃氣輪機中燃燒,通過燃料電池用于推進或非推進能源系統,燃料電池和燃氣輪機的混合動力組合,氫基合成燃料。

4、在軍事領域
氫燃料電池在軍事潛水艇上應用,優點一是靜噪;二是可產生持續電流;三是能量轉換率高,這些優勢正是潛艇實現“隱身”的重要條件。目前最成功的氫電池推進武器是德國的212和214型潛艇,氫燃料電池在美軍中也展開應用,并且發展趨勢良好,國外的這種模式,有效地保證了其在氫燃料電池軍事領域的領先地位。
5、建筑供熱
在現有天然氣管道中摻雜氫氣,滿足建筑領域供熱需求,同時減少碳排放量。近中期實施中低比例摻氫,在氫氣濃度(體積最高為10-20%)相對較低的情況下,無需對基礎設施和終端應用進行重大改變,投資成本較低。若混合比例為5%,每年將減少約20萬噸二氧化碳排放。
6、氫能冶金
目前,國內多個大型鋼企在推進氫煉鋼生產線改造和建設,就已有高爐富氫工藝對現有高爐進行改造,或者建設氣基還原工廠,進行氫能煉鋼,在為下游提供鋼鐵產品的同時實現碳減排。預計2060年,氫冶金粗鋼產量將達4.36億噸,其中采用富氫高爐工藝粗鋼產量為2.26億噸,氣基豎爐工藝粗鋼產量為2.1億噸;生鐵產量將達3.44億噸,其中富氫高爐生鐵產量為1.97億噸,氣基豎爐工藝生鐵產量為1.47億噸。
氫能的發展前景
1、氫氣純化技術方面,美國與日本立足本國能源結構和技術優勢,分別聚焦小型天然氣重整制氫場景與氨分解重整制氫、有機液體解析氫氣場景,開展燃料電池車用氫氣純化技術研究,包括高效小型變壓吸附技術、有機膜分離、無機膜分離和全屬鈀膜分離技術。我國的氫氣來源廣泛,尤其是副產氣雜質種類多且含量分布寬,單一純化技術路線難以滿足實際需求。尤其在燃料電池車用氫氣純化領域,我國起步較晚,缺乏系統性研究。
2、氫儲存技術方面,目前我國對儲氫材料的研究比較活躍,研究內容涉及到了高壓儲氫、碳納米管儲氫、新型合金儲氫、有機化合物儲氫、碳凝膠儲氫、玻璃微球儲氫、氫漿儲氫、層狀化合物儲氫等當前國際氫儲存技術研發的主要方面,并在金屬氫化物儲氫、碳納米管儲氫、復雜化合物儲氫等方面具有優勢。
3、加強氫燃料電池技術和氫燃料電池汽車以及相關基礎設施的研發。發展氫經濟的一個重要方面是發展氫能交通運輸體系和氫能基礎設施建設。在氫燃料電池方面,我國可重點發展:大功率質子交換膜燃料電池技術、中低溫固體氧化物燃料電池技術、基于燃料電池的系統集成技術、質子交換膜技術、電催化劑技術、先進的膜電極組件技術、無鉑催化劑技術等。