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中國首批140輛豐田Mirai氫動(dòng)力汽車已抵達(dá)大連港，將用于奧運(yùn)火炬國內(nèi)傳遞和2022年北京冬奧會(huì)全程。冬奧會(huì)期間的大部分服務(wù)車輛預(yù)計(jì)將采用氫動(dòng)力，而不是像特斯拉那樣的純電動(dòng)汽車。
長(zhǎng)期以來以節(jié)能減排著稱的電動(dòng)汽車是否會(huì)突然被取代?
作為世界首富和技術(shù)前沿的代表，馬斯克在2020年6月發(fā)推文稱:“燃料電池=傻瓜銷售。”像他說的那樣嗎?
氫燃料汽車還是鋰電池汽車?
鋰離子電池電動(dòng)汽車電池生產(chǎn)過程,以及電力的來源造成對(duì)環(huán)境的破壞,只有依靠電動(dòng)汽車零廢氣排放達(dá)到節(jié)能減排的效果,2030年碳峰,2060個(gè)碳中立,可以說是滄海一粟。
作為電動(dòng)汽車行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，特斯拉30% - 50%的過度充電需要15分鐘，完全充電需要1小時(shí)。將在冬奧會(huì)上亮相的豐田Mirai充電5分鐘可行駛559公里，而特斯拉model3充電1小時(shí)可行駛569公里。氫燃料汽車的優(yōu)勢(shì)在于它具有跳躍性。
為了提高鋰離子電池的容量，必須增加電池的體積和重量，改進(jìn)充電技術(shù)。考慮到汽車本身的尺寸，增加電池尺寸意味著犧牲內(nèi)部空間。而且改進(jìn)充電技術(shù)并不容易。托馬斯·愛迪生在1912年發(fā)明了電動(dòng)汽車，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于汽油動(dòng)力汽車的出現(xiàn)，正是由于鉛酸電池驅(qū)動(dòng)開關(guān)帶來的不便。
與純有軌電車相比，氫燃料汽車具有更快的傳輸速度、更豐富的存儲(chǔ)空間、更長(zhǎng)的行駛里程等優(yōu)點(diǎn)。
一汽首次將氫燃料內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用于紅旗轎車
如果氫能發(fā)光，為什么早期的人類沒有使用它?
利用氫氣的想法并不新鮮
1937年，一艘裝滿氫氣的宇宙飛船在德國興登堡墜毀，引發(fā)大火。自那以后，氫氣的使用就變得備受爭(zhēng)議和質(zhì)疑。
在20世紀(jì)80年代，蘇聯(lián)甚至駕駛過一架氫動(dòng)力客機(jī)，但在起飛后僅21分鐘就結(jié)束了飛行。
由此可見，雖然人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)氫燃料可以創(chuàng)造低碳的奇跡，但由于技術(shù)上的障礙有待突破，氫燃料并沒有真正融入和應(yīng)用于人類的生產(chǎn)生活中。
氫能——能源行業(yè)的一朵“白蓮花”
氣候變化正在引發(fā)氫能的新浪潮。與產(chǎn)生能源的化學(xué)燃料如石油和煤炭不同，氫是最好的能源載體，就像電池儲(chǔ)存電力一樣，所以氫可以從這些化學(xué)燃料中儲(chǔ)存能量。必須產(chǎn)生氫能。
雖然氫是世界上最清潔的可再生能源之一，在能量釋放的過程中沒有碳排放，但生產(chǎn)氫的過程并非100%“無碳”。根據(jù)不同氫能生產(chǎn)方式產(chǎn)生的碳排放的差異，將氫能分為:
灰氫:指化石燃料(石油、天然氣、煤炭等)燃燒時(shí)產(chǎn)生的氫，燃燒時(shí)排放二氧化碳。灰氫生產(chǎn)成本低，制氫工藝簡(jiǎn)單。目前，全球氫市場(chǎng)仍以灰氫為主(約占95%)。
藍(lán)色氫:兩者都是由化石燃料制成，但通過碳捕獲與儲(chǔ)存(CCUS)技術(shù)，藍(lán)色氫的生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于灰色氫相對(duì)較低的碳排放。
綠色氫:由可再生能源(太陽能、風(fēng)能、核能等)生產(chǎn)的氫。例如，通過光能發(fā)電電解水生產(chǎn)綠色氫，完全沒有碳排放。綠色氫是生產(chǎn)氫能最理想的形式。由于目前技術(shù)和制造成本的限制，綠色氫的大規(guī)模應(yīng)用還需要一定的時(shí)間。
光伏的一個(gè)相關(guān)任務(wù)就是將市場(chǎng)上的灰色氫氣轉(zhuǎn)化為綠色氫氣氫通過綠色電，從而改變氫和碳的性質(zhì)。這也是在雙碳目標(biāo)框架下，中國光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先者龍基股份與未來氫能的關(guān)系。
我們知道，將氫能轉(zhuǎn)化為電能和熱能時(shí)，只產(chǎn)生水，而不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體或可吸入顆粒物。氫可以廣泛使用，清潔無毒，每質(zhì)量氫所含的熱量是汽油的三倍，這是早期人們用它來發(fā)射航天器的主要原因。此外，由于氫可以轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、液態(tài)甚至固態(tài)，所以當(dāng)氫在-263℃達(dá)到液態(tài)時(shí)，其體積減少到原來體積的1/800。這些都使氫能具有生態(tài)友好、利用率高、儲(chǔ)運(yùn)方便等競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
氫能的“不能做”
雖然我們對(duì)未來氫能對(duì)雙碳目標(biāo)的貢獻(xiàn)充滿信心，但我們也需要了解，鑒于目前的技術(shù)，氫能仍有許多“不可實(shí)現(xiàn)的”。
氫來自海洋?！ 由于豐富的可再生能源(水、光、風(fēng))，海上制氫具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，海上氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將面臨一系列需要解決的技術(shù)問題。至于在海上生產(chǎn)氫的過程，是先淡化海水再生產(chǎn)氫嗎?或者未來技術(shù)的發(fā)展會(huì)導(dǎo)致直接從海水中生產(chǎn)氫嗎?這樣才能節(jié)省脫鹽的環(huán)節(jié)和成本?
一些大型能源巨頭和石油國家正試圖在沒有“碳捕獲技術(shù)”幫助的情況下使用天然氣生產(chǎn)氫氣，但這種方法將無法實(shí)現(xiàn)我們的脫碳目標(biāo)。
一些歐洲國家希望通過管道將氫輸送到本國，但目前的管道技術(shù)并沒有解決氫作為一種可燃?xì)怏w的安全問題。我們知道，中國通過西伯利亞到大慶的輸油管道從俄羅斯進(jìn)口原油。一旦打開閥門，石油就會(huì)像自來水一樣從俄羅斯流入大慶，從俄羅斯出口到歐洲的石油也會(huì)像自來水一樣流入大慶。因此，液化能的運(yùn)輸成本低，通過管道可以解決，而液化是儲(chǔ)能的最佳形式。如何對(duì)產(chǎn)生的氫能進(jìn)行大規(guī)模液化，然后通過管道輸送，也可能是未來需要解決的技術(shù)問題。隨著大量資金和技術(shù)研究的投入，氫能應(yīng)用的技術(shù)壁壘將會(huì)越來越少，氫能的應(yīng)用領(lǐng)域也正在探索中。
隨著雙碳目標(biāo)的逐步實(shí)現(xiàn)，未來氫能的應(yīng)用場(chǎng)景有哪些?
知識(shí)的獨(dú)特屬性的氫,作為普通人,我們最關(guān)心的是:和氫終端能源,當(dāng)氫質(zhì)量被廣泛使用,它將在未來,使人類的工作、生活場(chǎng)景變化,或如何提供方便,我們普通老百姓關(guān)心的是當(dāng)務(wù)之急!
放眼世界，氫能正逐漸融入各個(gè)領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。許多發(fā)達(dá)國家，如英國、法國、德國、日本和韓國，都有他們的國家氫能計(jì)劃。全世界正在建設(shè)350多個(gè)大型氫項(xiàng)目。預(yù)計(jì)到2030年累計(jì)投資將達(dá)到5000億美元，到2050年達(dá)到0.6萬億美元。今天，氫每年的銷售額為1500億美元，主要是通過工業(yè)生產(chǎn)(包括化肥生產(chǎn))。
我國也將氫能作為最重要的清潔能源列入“十四五”規(guī)劃。作為世界最大的煉油公司和世界第三大化石能源公司，中石化集團(tuán)也是第一個(gè)提出“碳中和時(shí)間表”的中國企業(yè)。中國石化計(jì)劃在“十四五”期間建設(shè)1000座加氫站，今年的目標(biāo)是建設(shè)100座加氫站。建造中國的第一個(gè)。并為中國實(shí)現(xiàn)“碳峰”和“碳中和”目標(biāo)提供重要支持。中石化目前的目標(biāo)是系統(tǒng)布局整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈。在不久的將來，加汽油和加汽油一樣容易。中石化專注于實(shí)現(xiàn)氫、氣、油、電的綜合終端能源服務(wù)站。
除了氫化運(yùn)輸外，氫能還有許多生態(tài)位應(yīng)用。在煉鋼生產(chǎn)中，風(fēng)能無法取代排放全球8%污染物的煉焦煤，但利用“直接還原”過程，氫氣可以。瑞典Hybrit公司于2021年8月銷售了世界上第一個(gè)以這種方式生產(chǎn)的綠色鋼材。
另一個(gè)利基市場(chǎng)是商業(yè)運(yùn)輸，特別是當(dāng)駕駛超過電動(dòng)汽車的電池續(xù)航里程時(shí)。美國康明斯公司正在研究將氫燃料用于航空和航運(yùn)的方法。法國阿爾斯通公司的目標(biāo)是在未來的歐洲鐵路軌道上運(yùn)行氫動(dòng)力列車。在日常生活中，有望將氫能與天然氣結(jié)合用于燒火和烹飪，實(shí)現(xiàn)大幅減少碳排放;中國北方每年要消耗數(shù)億噸散煤用于冬季供暖，造成大量的碳污染。如果可以直接使用氫能，或者可以使用一定比例的天然氣，碳排放將大大減少，或者直接實(shí)現(xiàn)零碳排放。
新型的電力系統(tǒng),氫YaCangShi效果,由于風(fēng),光,能量是斷斷續(xù)續(xù)的,所以有一定的不穩(wěn)定能量存儲(chǔ),和最好的能源載體,氫可以改善,甚至是解決電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定能量?jī)?chǔ)存,減少電的高點(diǎn)和低點(diǎn)的時(shí)間差異,等等。
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