英国诺丁汉大学化学学院和工程学院的一组研究人员发现,金属加工的副产品金属屑的表面具有纳米级的微小台阶和凹槽纹理。这些结构可锚定铂或钴的原子,从而形成一种新型水电解制氢催化剂。
水电解是最有前途的绿色制氢途径之一,但其制备过程中需要铂等稀有且昂贵的元素来做催化剂。随着全球贵金属供应紧张和价格不断上涨,人们迫切地需要找到替代传统电催化剂的新方法。此次,研究人员利用磁控溅射在金属切屑表面产生“铂原子雨”。然后,这些铂原子聚集成纳米颗粒,紧密贴合在切屑纳米级凹槽上,与最先进的商业催化剂相比,新方法的铂负载量较低。通过将28微克的贵金属“撒”在1平方厘米的切屑上,研究人员创建了一个实验室规模的电解槽。其运行效率为100%,每分钟仅用一块切屑即可产生0.5升氢气。
研究人员表示,由切屑制成的电催化剂有可能对经济产生巨大影响。新技术解决了两大问题。首先,它能使用尽可能少的贵金属来生产绿氢;其次,它可在一个过程中对航空航天工业中的金属废料进行升级改造。
从氢能源行业产业链上下游来看,氢能源产业链上游为制氢,包含氢气制取(主要技术方式包括煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、电解水制氢以及其他工艺制氢)、氢气纯化、氢气液化等环节。氢能源产业链的中游就是储存环节,主要储运技术包括气态储运、液态储运、固态储运以及有机液态储运等,涵盖储氢装置、氢气运输等。氢能源产业链下游为加氢及氢的综合应用,涉及到加氢站建设及设备,以及交通、工业、建筑等领域的应用。
研究员利用废金属屑转化为高效水电解制氢催化剂来制取氢气。因此,从氢能源产业链上看,该制氢技术处于产业链的上游制氢环节。
灰氢指的是通过化石燃料(石油、天然气和煤)燃烧产生的氢气,在制取过程中碳排放强度相对较大。目前,市面上绝大多数的氢气是灰氢。截至2023年6月,我国氢气产能约4952万吨,其中化石能源制氢(包含煤制氢、天然气制氢和甲醇制氢)仍是我国主流的制氢方式,占我国氢能总产能的78%。
近年来,全球各国家地区纷纷将氢能源视为未来新能源的战略发展趋势,氢能产业得到了前所未有的增长。根据IEA披露的数据,2021年全球氢气总产量(含合成气)约9400万吨,同比增长5.5%,占全球终端能源比重约2.5%,其中每年纯氢制备产量约为7000万吨。2022年全球氢气总产量约为9813万吨。伴随世界各国减排承诺方案的推进,预计2030年前全球氢气产量将会迅速增加,到2030年有望突破15000万吨。
全球能源格局正在发生显著变化,全世界都在努力应对气候平均状态随时间的变化,并通过向更清洁、更可持续的能源过渡来加强能源安全。在这样的背景下,近年来,全球各国家地区纷纷将氢能源视为未来新能源的战略发展趋势,氢能产业得到了前所未有的增长。
根据IEA披露的数据,全球氢气总产量除2020年因疫情爆发和经济放缓而小幅下降外,从始至终保持增长。2022年,全球氢气总产量达到约9500万吨,同比上涨约3%。
截至2022年底,全球共有32个政府制定了氢战略,制氢技术的部署目标正在一直增长,特别是电解产能,国家目标总计达到160-210GW,到2030年,占NZE情景中已安装电解产能的30-40%。
在这样的政策大背景下,近年来全球电解水制氢装机容量快速上涨,2022年,全球电解水制氢装机容量达到近700MW,同比上涨22.9%。
从不同电解水制氢技术装机容量占比情况去看,ALK电解制氢领先,占比近60%,其次是PEM电解制氢,占比超30%,SOEC电解制氢和AEM电解制氢占比仍很低。
中国氢能联盟多个方面数据显示,2021年我国氢气产能已超过4000万吨。根据氢能产业大数据平台不完全统计,截至2022年6月,中国氢气产能超过4300万吨。
中国是产氢大国,根据中国氢能联盟多个方面数据显示,2019年,中国氢气产量超过3300万吨,同比2018年增长60%。2021年,我国氢气产量超过3400万吨,位居全球第一。
根据中国氢能联盟披露的数据,2022年,我国氢气产量为3533万吨。根据对氢能进出口的分析可知,当前由于氢气储运技术限制,我国氢气进出口规模很小,2022年,我国氢气进口量为6千克,出口量为6135千克。由此可得,我国氢气表观消费量和氢气产量基本保持一致,2018-2022年,我国氢气表观消费量整体呈增长态势,2022年,我国氢气表观消费量约为3527万吨。
从我国可再次生产的能源制氢行业需求特征来看,2022年,合成氨和合成甲醇是我国氢气的主要消费领域,占比分别约为31%和26%。
根据中国氢能联盟资料,预计到2050年,中国氢能产业产值规模有望达到12万亿元,将成为引领经济发展的新增长极。
根据前瞻产业热力图显示,与氢能源关键技术强关联的城市集群大多分布在在华中和华北地区,并且以河南、北京为重点发展区域,未来布局氢能源技术及其他有关技术的发展路径,极大可能性在于华中和华北优先导入,其中可着重关注河南省郑州市金水区、北京市海淀区、朝阳区、大兴区所处氢能源的相关企业,以及该地方对于氢能源的产业高质量发展投资环境、供给市场的潜力空间。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《全球及中国氢能源行业发展前途与投资战略规划分析报告》。
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本报告前瞻性、适时性地对氢能源行业的发展背景、供需情况、投资规模、竞争格局等行业现在的状况进行分析,并结合多年来氢能源行业发展轨迹及实践经验,对氢能源行业未来的发展...
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