“双碳”目标下，新能源发展迎来新途径

随着我国碳达峰、碳中和“双碳”目标的确定，氢能已经成为应对气候变化、建立脱碳社会的重要能源之一。“牵一发而动全身”，从前端制氢关键技术，到终端应用场景，氢能的产业链较长、覆盖面广。随着近几年的快速发展，各行业在打通产业链条、掌握关键技术，降低运营成本，探索商业应用模式等诸多课题上做出努力。
　　氢能分别命名为灰氢、蓝氢、绿氢：
　　灰氢，是通过化石燃料(例如石油、天然气、煤炭等)燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95%左右。
　　蓝氢，是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕捉、利用与储存(CCUS)等技术，温室气体被捕获，减轻了对地球环境的影响，实现了低排放生产。
　　绿氢，是通过使用再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中，完全没有碳排放。绿氢是氢能利用的理想形态，是我们未来要实现的目标。氢能产业链目前存在的挑战包括，绿氢生产成本较高;储运环节存在较多的短板;绿氢在工业领域的应用，需要工艺流程、整体的工艺设计的优化与创新。
　　作为新能源，氢能具有以下特点：
　　1、氢的化学能高，1g氢可以放出1.4×105J的热量，约为1g汽油产生热量的3倍。
　　2、氢气在能量转换过程中，除释放出巨大的能量外，不产生污染物，不会造成环境污染，因而被称为“清洁燃料”。
　　3、氢的来源非常广泛。
　　4、氢的用途极为广泛。
　　中国对氢能的研究与发展可以追溯到20世纪60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/O2燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，则是从20世纪70年代开始的。为进一步开发氢能，推动氢能利用的发展，氢能技术已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划(能源领域)》。
　　自2019年两会期间氢能及燃料电池被写入政府工作报告、2021年氢能被正式写入“十四五”规划开始，氢能产业正在国内迅速发展。根据中国氢能联盟的预计，2020年至2025年间，中国氢能产业产值将达1万亿元，2026年至2035年产值达到5万亿元。尤其是在今年的两会上，氢能依然是能源界代表委员的关注热点之一，氢能顶层设计、氢能产业发展方向、燃料电池车发展趋势等方面成为热议话题。
　　在实现“双碳”目标的不同阶段，氢能是在各种节能化技术里的决定项之一，特别在中后期其战略意义非常重大。从技术层面来讲，绿氢在发展后期具有较大优势，是合理优化我国能源系统的转型成本的方案之一。
　　“氢”风徐来：加快“绿氢”能源发展脚步
　　国家在规划中将氢能纳入到重要的工业脱碳路径、列入工业降碳重大示范工程和作为替代能源提升清洁能源消费比重。工信部印发的《“十四五”工业绿色产业发展规划》提出推进绿氢炼化等技术的推广应用。
　　“绿色氢”不来自任何类型的化石燃料，它是通过可再生资源获得的。据能源市场分析师表示，由风能和太阳能发电制成的“绿色氢”可能成为比预期发展更快的且更为廉价的转型能源。

　　目前比较成熟的制氢技术主要是水电解制氢，主要有三种：碱性水电解制氢、质子交换膜水电解制氢和固体氧化物水电解技术。固体氧化物电解技术因其工作温度过高，限制了电解材料的选择、密封和运行控制，为此始终无法得到应用和推广。碱性电解水是目前应用较为普遍的电解水制氢方法，但存在污染，效率低等问题。
　　质子交换膜水电解制氢又叫PEM纯水电解制氢，PEM水电解槽能在高电流密度下工作，体积小，效率高，生成的氢气纯度可高达99.999%，生产1m3氢气的实际耗纯水量约为845~880g，具有占地面积小、制氢能耗低、灵活性高，与波动性和随机性较大的风电和光伏具有良好的匹配性等特点，被认为是非常清洁环保的“绿氢”。
　　“绿氢”的制造采用高频磁场技术，能够将水中的离子与水分离，降低水中离子的含量，达到净化水质及降低水中离子的目的。该系统是莱特莱德针对常规反渗透系统进行的技术升级，能够高效、稳定、安全的生产纯水，保障电解槽的纯水供应，并与PEM纯水电解制氢系统联动操作，联合控制，能够实现全自动制水、数据远程上传。此系统与PEM纯水电解制氢强强联手，塑造“绿色”氢的未来，实现氢能源利用。
　　“绿氢”在技术可行性上，无论生产端还是应用端均已在可行性研究上有所突破或运用。在经济可行性上，未来随着技术发展和市场规模化，有望成本端大幅降低。如今，在我国“双碳”目标的背景下，目光都已聚焦到“未来可期”的氢能，绿色制氢技术在氢能发展中被寄予了厚望。
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