Från grön väteberedning till framtida tillämpningar och dess djupgående inverkan på vanliga människors liv

För närvarande finns det huvudsakligen följande metoder för väteproduktion:

Vätgasproduktion från fossila bränslen: huvudsakligen inklusive väteproduktion från naturgas och väteproduktion från kol. Vätgasproduktion från naturgas är för närvarande den viktigaste metoden för vätgasproduktion, främst med hjälp av metanångreformeringsmetoden. Även om kostnaden för att producera väte från kol är låg är det inte miljövänligt.

Industriell biprodukt väteproduktion:Att använda biprodukter som produceras i den industriella produktionsprocessen för att producera väte är kostnaden låg. Det omfattar främst väteproduktion från koksugnsgas och väte som produceras av klor-alkaliindustrin.

Väteproduktion genom elektrolys av vatten:Väte produceras genom elektrolys av vatten. Produkten har hög renhet och ingen förorening. Det är en nyckelriktning för framtida utveckling. Den nuvarande kostnaden är dock relativt hög och behöver sänkas ytterligare.

Låg energiförbrukning och förbättrad effektivitet.

Biomassaproduktion av väte:Genom att använda biomassamaterial för att producera väte genom biologiska eller termokemiska processer är tekniken ännu inte helt mogen.

Fotolys av vatten för att producera väte:Genom att använda solenergi för att direkt dela vatten för att producera väte, är tekniken fortfarande i forsknings- och utvecklingsstadiet.

Ur ekonomisk och teknisk mognadsperspektiv dominerar för närvarande väteproduktion från naturgas och industriell biprodukt väte. Men i det långa loppet anses väteproduktion genom elektrolys av vatten vara en nyckelriktning för framtida utveckling på grund av dess rena och miljövänliga egenskaper. Med tekniska framsteg och kostnadsminskningar förväntas väteproduktion från vattenelektrolys inleda viktiga utvecklingsmöjligheter under de kommande 3-5 åren.

Beroende på väteproduktionsmetoden och graden av koldioxidutsläpp kan väte delas in i tre typer: grå väte, blå väte och grön väte:

Grå väte:

Grått väte är väte som produceras av fossila bränslen (som naturgas, kol, petroleum etc.). Detta är för närvarande den viktigaste metoden för väteproduktion, som står för cirka 95 % av den globala väteproduktionen. Produktionskostnaderna för grå väte är lägre, men koldioxidutsläppen är stora och har en större påverkan på miljön.

Blått väte:

Blått väte produceras också av fossila bränslen (främst naturgas), men använder teknik för avskiljning och lagring av koldioxid (CCS) i produktionsprocessen. Denna metod kan avsevärt minska koldioxidutsläppen, men fångstkostnaden är hög. Blått väte anses vara en mellanprodukt i övergången från grått väte till grönt väte.

Grönt väte:

Grönt väte är väte som produceras genom att elektrolysera vatten med förnybara energikällor (som solenergi, vindenergi, etc.). Denna metod ger nästan inga koldioxidutsläpp under hela produktionsprocessen och är det renaste sättet att producera väte. För närvarande är kostnaden för grönt väte relativt hög, men i takt med att kostnaden för förnybar energi minskar och elektrolystekniken går framåt förväntas dess ekonomi fortsätta att förbättras.

utvecklingstrend:

Forskningsfokus inkluderar utveckling av lågkostnadskatalysatorer, förbättring av membranprestanda och hållbarhet samt optimering av systemdesign för att minska kostnaderna.

PEM-teknologin är särskilt lämplig för användning med förnybara energikällor med hög volatilitet på grund av dess höga effektivitet och snabba respons. Med tekniska framsteg och kostnadsminskningar förväntas PEM användas mer allmänt under de kommande 5-10 åren, särskilt inom områdena distribuerad väteproduktion och väteproduktion för förnybar energi.

utvecklingstrend:

Forskningsfokus inkluderar utveckling av högpresterande, högstabila anjonbytarmembran och matchande effektiva katalysatorer.

utvecklingstrend:

Forskningsfokus inkluderar utveckling av högtemperaturbeständiga elektrod- och elektrolytmaterial med lång livslängd och optimering av systemdesign för att förbättra effektiviteten och minska kostnaderna.

SOE-teknik anses vara en lovande teknik för väteproduktion på grund av dess höga effektivitet och utnyttjande av högtemperaturvärmekällor. Den är särskilt lämplig för användning i kombination med högtemperaturvärmekällor som kärnenergi och solenergi. Med framsteg inom materialvetenskap och systemintegrationsteknik förväntas SOE uppnå kommersiell tillämpning under de kommande 10-15 åren, vilket ger nya möjligheter för storskalig, högeffektiv produktion av grönt väte.

Bland dessa metoder är AWE och PEM för närvarande de två mest använda teknologierna. AWE intar en dominerande ställning på grund av sin låga kostnad och mogna teknologi, och är särskilt lämplig för storskalig väteproduktion. PEM är mer lämpat för användning med förnybara energikällor med större volatilitet på grund av dess höga effektivitet och snabba respons. Med tekniska framsteg förväntas PEM bli mer utbredd under de kommande 5-10 åren.

Kostnaden för olika väteproduktionsmetoder

De olika beredningsmetoderna för grönt väte avser främst användningen av förnybar energi för att elektrolysera vatten för att producera väte. Kostnaden är som följer:

Alkalisk elektrolysatorväteproduktion:

Kostnaden är cirka 3-6 USD/kg. Detta är för närvarande den mest mogna och mest använda tekniken för produktion av vattenelektrolysväte.

Proton exchange membrane (PEM) elektrolysatorväteproduktion:

Kostnaden är cirka 4-8 USD/kg. Jämfört med alkaliska elektrolysörer är PEM-elektrolysörer mer effektiva, men kostnaden är också något högre.

Solid oxide electrolyzer (SOEC) väteproduktion:

Kostnaden är cirka 5-9 USD/kg. SOEC-tekniken är fortfarande i utvecklingsstadiet och kostar för närvarande relativt höga.

Med tekniska framsteg och skalexpansion förväntas kostnaderna för grönt väteberedning minska ytterligare. Det förväntas att kostnaden för väteproduktion från vattenelektrolys för förnybar energi förväntas sjunka till cirka 2-3 USD/kg i framtiden, vilket gör den kostnadskonkurrenskraftig med produktion av vätgas från fossila bränslen.

Det bör noteras att den specifika kostnaden för grönt väte också påverkas av faktorer som energikostnader för förnybar energi och utrustningsutnyttjande, och kan skilja sig åt i olika regioner och tillämpningsscenarier.

Vätgasenergi kommer att spela en nyckelroll i den framtida energistrukturen. Med utvecklingen av elektrolytisk vattenväteproduktionsteknik och minskningen av kostnaderna kommer väteenergi att kombineras med förnybar energi för att förbättra energisystemets stabilitet och tillförlitlighet, främja energiomvandling inom transport, industri, kraftproduktion och andra områden, och uppnå hållbar utveckling. För vanliga människor kan populariseringen av väteenergi inte bara minska föroreningar och förbättra luftkvaliteten, utan också ge stabil och ren hushållsenergi, och ge nya arbetstillfällen och ekonomiska tillväxtpunkter, vilket förbättrar samhällets övergripande välfärd och skapar en bättre värld. . s framtid.

Visa mer