中國出現(xiàn)了氫能“研究熱”
“儲能比如電池主要解決功率不平衡的問題,而氫能是能源戰(zhàn)略問題。美國正在大力投資發(fā)展氫能,戰(zhàn)略愿景是提供用戶可負擔得起的清潔氫,助力凈零碳未來和可持續(xù)、有彈性的經(jīng)濟發(fā)展。美國期望基于氫能技術(shù)的進步,逐步提升氫能相關(guān)的國際話語權(quán),如清潔氫的定義,最終打造國際能源控制新手段。因而中國需要有清潔能源發(fā)展的戰(zhàn)略眼光,從國家能源安全與能源自主控制的戰(zhàn)略角度看待氫能的發(fā)展,堅定地保持氫能的研發(fā)投入和基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略布局,從而在未來的國際低零碳清潔能源市場中占據(jù)一席之地,建立中國的國際能源大國地位。”國家級新型科研單位北京懷柔實驗室智慧能源研究院氫能技術(shù)研究所所長鄧占鋒在8月16日開幕的第十九屆中國可再生能源大會氫能分會暨第21屆氫能科學(xué)技術(shù)和工程大會上重磅發(fā)聲。
中國可再生能源大會每兩年舉辦一次,是可再生能源領(lǐng)域最有影響力的盛會之一。本次大會由北京化工大學(xué)校長、中國工程院院士譚天偉主持,共設(shè)有氫能分會、光伏分會、生物質(zhì)能分會、熱利用分會、風能分會、光化學(xué)分會、太陽能建筑分會、儲能分會、地熱能分會等17個分會,多名院士出席講話并承擔分會主席。
鑒于該大會的含金量和重要程度,本次大會超過5000多名重要專業(yè)人士參加。相比于傳統(tǒng)可再生能源利用分會寥寥數(shù)十人的注冊參會,氫能分會注冊參會人數(shù)達到兩千人以上,呈現(xiàn)出與光伏分會分庭抗禮,甚至是后來者居上的趨勢。
在國家能源部最近頒布的能源方向國家重點研發(fā)計劃申報指南中的通知顯示,氫能技術(shù)和可再生能源技術(shù)以及煤炭清潔利用技術(shù)并列,作為一個單獨的技術(shù)類別申報,這表明國家已經(jīng)充分認可了氫能的能源戰(zhàn)略定位,受到了國家的高度重視和大量的研發(fā)投入,從而指引了科研工作者和企業(yè)研發(fā)人員的研發(fā)方向,氫能研究正成為國內(nèi)越來越熱的研究領(lǐng)域。
本次氫能分會暨第21屆氫能科學(xué)和技術(shù)大會開幕式,浙江大學(xué)中國工程院院士鄭津洋作了“安全可靠經(jīng)濟管道輸氫助力綠氫規(guī);\用”的主旨報告,以及國際能源署(International Energy Agency, IEA)氫能機構(gòu)主席也作了關(guān)于氫能的主旨報告,這表明氫能得到了國內(nèi)外最頂層科研力量的廣泛關(guān)注。
閉幕式上以“低鉑、高效燃料電池膜電極組件工程化成套制備技術(shù)及應(yīng)用”榮獲2023年國家技術(shù)發(fā)明二等獎的武漢理工大學(xué)潘牧教授作了發(fā)言,他表明:“燃料電池是氫能大規(guī)模運用的一個抓手,他進行了二十多年的膜電極的研究,如今才獲得這個獎項,這表明了國家和社會越來越認可氫能,氫能將成為未來能源的重要組成,氫能的相關(guān)工作將涌現(xiàn)更多的國家級獎項。”
的確,隨著研發(fā)力量的不斷投入,氫能技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難題逐步被攻克,應(yīng)用效果越來越好,產(chǎn)生的低碳效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)越來越顯著,與氫能相關(guān)的國家獎項將會越來越多。
氫能分會的報告展示了企業(yè)和科研單位研發(fā)人員的研發(fā)方向和獲得的成果,反映了氫能應(yīng)用發(fā)展的難點和熱點,反映了國家和企業(yè)在氫能發(fā)展各方向投入的戰(zhàn)略布局,具有分析價值。
從報告數(shù)量來看,氫氣儲運相關(guān)的報告最多,共有118場。
其中固態(tài)儲氫相關(guān)81場,高壓儲運相關(guān)22場,液氫儲運相關(guān)15場。
其次是與氫氣制取相關(guān)的報告,共有78場,其中出現(xiàn)的三個方向非常值得關(guān)注,一個是西北化工研究院報告的有機危廢資源化利用制氫技術(shù)及創(chuàng)新應(yīng)用,一個是清華大學(xué)報告的垃圾制氫方向,一個是華南理工大學(xué)報告的寬電壓范圍內(nèi)二氧化碳還原制液氫方向。這幾個方向展現(xiàn)了“變廢為寶”的創(chuàng)新性思路,體現(xiàn)出極強的創(chuàng)新性和生命力。
然后是與氫氣高效使用相關(guān)的報告,其中質(zhì)子交換膜燃料電池相關(guān)29場,固體氧化物燃料電池相關(guān)17場,氫能動力相關(guān)23場。氫能應(yīng)用報告的方向主要為:1)質(zhì)子交換膜燃料電池和氫氣內(nèi)燃機在動力機械方向上的應(yīng)用;2)固體氧化物燃料電池以及氫氣燃氣輪機與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)功能?偨Y(jié)來說,主要是高效可靠的動力和電力兩個方面,這充分體現(xiàn)了氫氣的能源屬性。除此之外,氫氣在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也是非常重要的方向,但是與此相關(guān)的報告較少,在分會場十“氫能政策與工業(yè)應(yīng)用”中統(tǒng)一匯報。
最后是氫安全與標準規(guī)范及檢測認證分會,總共28場報告,這部分的報告非常重要,因為氫能處于發(fā)展初期,安全問題是最大的問題,任何一起較大規(guī)模的事故都會顯著地抑制國內(nèi)發(fā)展氫能的動力。
此外,標準規(guī)范與檢測認證是氫能行業(yè)應(yīng)用的度量尺,特別是國家相關(guān)的標準規(guī)范,一定要迅速完善制定,起到氫能技術(shù)的定義、指示和引領(lǐng)作用,從而避免地方政府發(fā)展氫能時由于氫能領(lǐng)域概念定義不清晰不想作為、不敢作為的問題。
國家重點研發(fā)計劃是相關(guān)部門綜合現(xiàn)有行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)并充分參考行業(yè)專家對該領(lǐng)域未來重點發(fā)展方向的判斷后制定,是氫能行業(yè)重點發(fā)展領(lǐng)域的風向標。下圖展示了能源局最近頒布的國家重點研發(fā)計劃氫能專項種的相關(guān)項目,通過對比可再生能源大會的相關(guān)報告,可以得到如下信息:
1)電解水制氫領(lǐng)域仍是研究重點,但是要注意規(guī)避傳統(tǒng)制氫研究的低質(zhì)重復(fù),注重氫氣的創(chuàng)新性制取,如基于風光等可再生能源制氫的高效制氫系統(tǒng),基于垃圾等有機固廢制氫,變廢為寶;
2)基于中國海水制氫技術(shù)的突破,面向海上平臺的氫能相關(guān)技術(shù)逐步受到重視,因為氫能可能成為國際能源重要組成的戰(zhàn)略背景下,相關(guān)技術(shù)可為我國成為氫能出口強國奠定戰(zhàn)略支撐,但是在本次大會上報告的相關(guān)內(nèi)容較少,應(yīng)當加強這方面的研究;
3)與可再生能源大會固態(tài)儲氫方向眾多報告的熱鬧景象不同,本次能源部國家重點研發(fā)計劃沒有關(guān)于固態(tài)儲氫方向的研發(fā)計劃,這可能由于固態(tài)儲氫充放氫速率及其溫度效應(yīng)等弊端而成為了高壓儲氫和液氫的備選方案;
4)如果將氫能視為國家能源安全的部分保障,那么其大規(guī)模、長時間的儲存方案必不可少,國家已經(jīng)連續(xù)幾年制定了地質(zhì)儲氫方向的重大專項,該方向不僅專業(yè)性強且多學(xué)科交叉現(xiàn)象突出,難度系數(shù)高,憑借國家重點研發(fā)計劃逐步成長的單位具有很寬的技術(shù)護城河;
5)在氫氣利用方面,燃料電池、固體氧化物燃料電池各有重大專項支持,并且還出現(xiàn)了兩個二氧化碳與氫氣結(jié)合制甲醇的重大專項支持,從而與國家更早就已經(jīng)著重開展的CCUS(碳捕集利用與封存Carbon Capture Usage and Storage)技術(shù)耦合,展現(xiàn)了氫能減排的又一創(chuàng)新性思路,不過相關(guān)的報告非常少,研究人員應(yīng)該加強這方面的研究。
此外,氫氣及其化工產(chǎn)品(如氨等化工品)也具有燃燒釋放能量對外做功的能力,提升其燃燒穩(wěn)定性、安全性和能量轉(zhuǎn)換效率每年也都獲得了國家重點專項的支持。
總結(jié)來說,氫氣的創(chuàng)新性制取、基于液氫和高壓氫的儲運加系統(tǒng)、基于地質(zhì)的大規(guī)模儲氫系統(tǒng)、燃料電池、固體氧化物燃料電池、氫氣低碳創(chuàng)新工業(yè)化應(yīng)用、氫及其化工產(chǎn)品的穩(wěn)定燃燒是今年以及今后國家重點專項的重點資助對象。
附表統(tǒng)計了本次參加十二個子氫能分會的參會單位,統(tǒng)計結(jié)果表明,目前國內(nèi)的頂尖高校(如清華大學(xué)、北京大學(xué)以及眾多985大學(xué))和科研院所(如中科院)均已開始氫能方向的研究,而高校和科研院所是培養(yǎng)研究生和博士生的重要平臺,可以預(yù)計,兩到三年之后,這批新培養(yǎng)的高級人才將一定程度上解決氫能行業(yè)人才不足的問題,從而解決氫能行業(yè)發(fā)展中的問題并促進氫能行業(yè)的進一步發(fā)展。最后氫能行業(yè)的進一步發(fā)展將為高校和科研院所的相關(guān)研究和人才培養(yǎng)奠定良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),雙方互為增益,形成正向發(fā)展的良性循環(huán)。
眾人拾柴火焰高,在氫能戰(zhàn)略的國家頂層設(shè)計下,可以預(yù)見,氫能的“研究熱”一定將帶來氫能產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
原文標題 : 中國出現(xiàn)了氫能“研究熱”
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