氢是好能源,甚至可能是最清洁的能源。其制备原理非常简单,工艺也有已经成熟的规模化生产技术(AEC,碱性电解),有在快速发展的下一代技术(PEM,质子交换膜电解;SOEC,固体氧化物电解),可以与风光电厂完美结合,就地解决消纳、储能等一系列高效利用绿电的问题。也就不奇怪,为何氢能在国家未来能源规划中占据如此地位了。
信息来源:公开资料整理 l 果壳硬科技制表
可氢也是一种坏能源,坏到当前产业面临的困难远比应用它带来的好处要多得多。首先氢是一种极难储存的物质,其临界温度极低,为-239.9℃(作为对比,氧气的临界温度为-118.95℃),而维持这种低温意味着很高的能耗,导致氢气目前只能依赖高压气体钢瓶这种相对低效的方式转运,运输成本居高不下。同时,氢作为自然界最轻的元素,其分子穿透力极强,很容易发生泄漏,且对金属物质还有一定的腐蚀性,对储氢罐与运输管道(特别是接缝位置)的材料选择提出了很高要求,而性能如此优秀的材料必然不会便宜,如何高效中长期储氢是行业的长期难题。氢气还是一种非常危险的物质,极端易燃易爆,而这搭配易泄露的特征,导致必须将安全标准维持在极高水平,而这又是一笔开支。
临界温度:每种物质的一个特定温度,即物质以液态形式出现的最高温度。在这个温度以上,无论怎样增大压强,气态物质不会液化。换言之, 临界温度越低,越难液化,储存难度就越大。
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除了储运问题,氢能虽然单位质量的能量密度不错(高达142MJ/kg,标准煤为20.8MJ/kg),但单位体积的能量密度却十分糟糕,而作为一种密度极低的物质,这才是对氢更为重要的一项指标。液态氢的能量密度约为2.4千瓦时每升(汽油的能量密度为9千瓦时每升),而这已经是最为理想的数据,考虑到大部分情况下氢气并不能以液态方式转运,进一步降低了其经济效益。
总的来说,氢能现阶段尚未解决基本的储运,而中长期的储存更是困难重重。当前的一些技术路线,包括甲醇、金属吸附等要么不具备规模化能力,要么极端不成熟,均不符合对氢能的长期规划。而这决定了无论氢能产业是否能解决生产成本的问题,氢能都不具备大规模推广的基本前提——没有低成本的可靠储运技术,大规模的氢能相关基建工程同样意义不大,至少经济性不高。
这就促使行业放宽视野,寻找一种和氢类似,制备工艺比较简单、生产过程碳排放低、效率可接受、副产物清洁,同时还要易储易运输的物质。
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