中国科学院徐春明院士：双碳背景下氢能技术发展

以“探索‘双碳’路径风光氢储并行”为主题，由中国改革报《能源发展》周刊、中国产业发展促进会氢能分会共同举办的“第七届中国能源发展与创新论坛”近日在京召开。中国科学院院士、中国产业发展促进会氢能分会专家委员会主任徐春明指出，实现碳中和，能源结构的调整是必然的，而氢能将在未来能源生产和消费中扮演重要角色。

 

 

在徐春明看来，氢能是实现各种能源之间高效转化的理想媒介，也是实现传统化石能源清洁化的有效途径，将有助于推动传统能源向低碳清洁能源转型，同时推动能源动力转型和保障能源供应安全。他表示，氢可以作为能源互联网的媒介和核心，尤其是可以跟绿电随时互换，同时又是储能的一种方式，有助于消纳可再生电力。氢可以直接使用，也可以变成氨或者甲醇，低碳、清洁的氢能，将对能源互联网的建设发挥重要的作用。

 

“氢能要真正形成一个产业链、价值链，还需要一定时间的积累，尤其需要很多核心部件、核心装备的突破。”徐春明表示，制氢环节主要有四种方式，储氢和运氢也存在多种方式，这些环节目前对进口的依赖较少，设备的性能与国外相比差距也比较小；而在加氢环节，目前核心装备仍然要靠进口；在燃料电池领域，燃料电池的辅助系统、燃料电池内的核心系统国内已经拥有，而且发展很快，但和国外先进水平相比，仍然存在一定差距。

 

从双碳目标对氢能产业链发展需求的角度，徐春明介绍了目前国内氢能技术发展的一些进展。首先是加氢站用小型化制氢系统，其核心是充氢反应器，能够在相对缓和的条件下高转换率地制得一定程度的氢，该系统一天可以制得500-1000公斤的规模，是一个小型的原位制氢装置，产生氢气后，根据不同的需求，压缩到不同的压力，最后到达加氢机。

 

其次是氢气深度纯化技术。徐春明指出，由于因为石化领域有大量的副产气，其中存在各种杂质，而通过此项技术，可以“量体裁衣”，根据氢气杂质种类及含量，定制杂质深度脱除方案，例如气固深度转化-吸附的金属氧化物吸附剂脱除痕量硫，多级孔分子筛吸附剂脱除卤化物/氨等。纯化后的氢气有害杂质含量低、纯化成本低、氢气收率高，特别适合氢燃料电池行业对氢气的使用要求，利用此技术可以从不同氢源制得合格的燃料电池汽车用氢，将大幅降低燃料电池汽车用氢的成本。

 

第三是金属氢化物安全高效储氢技术。据徐春明介绍，此项技术针对我国行业氢储运技术、设施落后的现状与痛点，吸收借鉴丰田存储技术的基础上，设计制造了低压金属氢化物HMH储氢系统。该技术基于HMH固态储氢高体积密度、高安全性的技术优势，优化设计了高密度、高安全性、高热效率固气复合储氢系统，储氢系统中的氢气被合金粉末吸收以固体形式存在，同时，系统采用换热效率最高的板翅换热器，实现了氢气快速、可控吸放，且与套筒式热管理系统相比，效率更高、体积更小。

 

此外，还有电热化学储氢技术。徐春明表示，该技术可采用风、光等产生的绿电和“弃风弃电”等作为主要供电源；同时研制了新型电热反应器，构建了甲基环己烷-甲苯-氢(MTH)的循环储氢系统。电加热可在200秒内将反应器升温到300℃，随后在250秒内自然降至初温，远低于外加热的500秒和3000秒，表明电加热具有简单便捷、迅速可控的升降温优势。