我国 氢能 行业 制氢与储氢 技术发展 一、行业相关定义 氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢

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2019年我国氢能行业制氢与储氢技术发展现状分析

字体大小: 2019-02-20 09:26  来源:中国报告网

中国报告网提示: 一、行业相关定义 氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢

        一、行业相关定义

        氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,二次能源。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等,但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。

        参考观研天下发布《2019年中国氢能市场分析报告-行业深度调研与发展规划趋势

        氢具有高挥发性、高能量,是能源载体和燃料,同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氢量为5500亿立方米,氢气与其它物质一起用来制造氨水和化肥,同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。而液态氢可以作为火箭燃料。

        氢能应用
 
资料来源:互联网

        氢位于元素周期表之首,它的原子序数为1,在常温常压下为气态,在超低温高压下又可成为液态。作为能源,氢有以下特点:

氢特点

l)所有元素中,氢重量最轻。在标准状态下,它的密度为0.0899g/l;在-252.7°C时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢就可变为固体氢。

2)所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍,因此在能源工业中氢是极好的传热载体。

3)氢是自然界存在最普遍的元素,据估计它构成了宇宙质量的75%,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

4)除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为142,351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。

5)氢燃烧性能好,点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快。

6)氢本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氨气外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氨气经过适当处理也不会污染环境,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。

7)氢能利用形式多,既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油,不需对现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可使用。

8)氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。


资料来源:互联网

氢能特点

安全环保

氢气分子量为2, 是空气的1/14, 因此,氢气泄漏于空气中会自动逃离地面,不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。无味无毒,不会造成人体中毒,燃烧产物仅为水,不污染环境。

高温高能

1kg氢气的热值为34000Kcal, 是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度,高于常规液气。

热能集中

氢氧焰火焰挺直,热损失小,利用效率高。

自动再生

氢能来源于水,燃烧后又还原成水。

催化特性

氢气是活性气体催化剂,可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体,液体、气体燃料。加速反应过程,促进完全燃烧,达到提高焰温、节能减排之功效。

还原特性

各种原料加氢精炼.

变温特性

可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。

来源广泛

氢气可由水电解制取,水取之不尽,而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。

即产即用

利用先进的自动控制技术,由氢氧机按照用户设定的按需供气,不贮存气体。

应用范围

适合于一切需要燃气的地方。


资料来源:互联网

        二、氢能市场现状

        氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣,到20世纪70年代以来,世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。

        近年来,我国正在加快发展氢能产业,利好政策相继推出,氢能产业得到政策的支撑前景广阔。随着我国氢能产业加速发展,氢能的应用越来越广泛。在此背景下,氢气产量持续增长。据预测,2019年我国氢气产量将近2000万吨,到2020年将超2000万吨。

2019-2023年我国市场氢气产量情况
 
数据来源:能源局

        目前制氢技术主要有传统能源和生物质的热化学重整、水的电解和水的光解。根据数据显示,。2017年全球氢气产量约为6000万吨,其中96%来源于传统能源的热化学重整。

不同制氢方法氢气产量占比
 
数据来源:能源局

不同制氢方法制氢成本
 
数据来源:能源局

        在储氢方面,目前方法主要分为低温液态储氢、高压气态储氢,储氢材料储氢三种。液态氢储运简单安全体积占比小,不过气态氢转换成液态氢不经济,仅适用于不太计较成本问题且短时间内需迅速耗氢的航天航空领域。高压气态储氢是目前最常用并且发展比较成熟的储氢技术,其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前使用的容器是钢瓶。
在应用领域方面,氢燃料电池汽车(FCV)是目前最广为人知的,行业普遍认为FCV与纯电动汽车(EV)具有互补关系,对于商用车尤其是长途运输应用,FCV更具优势。

        氢燃料电池汽车作为一种真正意义上的“零排放,无污染”载运工具,是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。氢燃料电池汽车的进一步研发与量产化,必将成为全球汽车工业领域的一场新革命。

        在氢燃料电池新能源汽车发展提速的背景下,预计2030年中国氢燃料电池车(FCV)将达到200万辆,加氢站达到1000座。根据数据显示,2018年我国氢燃料电池汽车产量为1619辆,同比增长27%。

2018年中国氢燃料电池汽车产量情况
 
数据来源:交通局

2018年1-11月不同品牌氢燃料电池汽车
 
数据来源:交通局

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