近日，由中國石化主辦的氫能應用現代產業鏈建設推進會暨高質量發展論壇在北京舉辦。中國科學院院士、中國石化副總工程師謝在庫在主題演講中表示，氫能助推工業企業減碳，對我國實現“雙碳”目標至關重要，目前，氫能工業應用大有可為，要大力發展氫能、氫能產業及氫能經濟。
從能源結構變革趨勢來看，雙碳目標下可再生能源比重將會越來越高。謝在庫表示，能源結構決定了二氧化碳排放情況。“在雙碳目標下，能源化工的重要發展方向包括分子煉油、綠色化工、高端材料、節能工藝、循環化工、二氧化碳技術、可再生能源、氫基工業、人工智能等。其中，氫基工業與氫能是能源結構調整的關鍵。”氫能既是二次能源、能源載體，也是工業原料，將支撐未來經濟社會的可持續發展，所以要發展氫能、氫能產業以及氫能經濟。
“未來氫能經濟在我國工業中的比重和份額將比現在高，它涉及了工業、交通、建筑、發電等各個行業。氫產業將從灰氫、藍氫發展到綠氫。”謝在庫表示，要推進氫能產業核心技術創新，特別是綠氫的核心技術創新。
制氫：可再生能源制氫已經具有生命力
謝在庫認為，在可再生能源發電中，電解水制氫在未來一段時間中所占比重是非常大的。“當前，我國可再生能源發電成本已在大幅度下降。可再生能源電解水制氫已經具有生命力。”
電解水制氫主要有三類技術路徑。一是目前廣泛應用的堿性電解水制氫，其特點是啟停較快，已在工業上應用，還要發展系統集成和配套技術。二是質子交換膜電解水制氫，它的特點是啟停快，但面臨貴金屬電催化劑成本高的挑戰，還需進一步研究復合材料、非貴金屬材料來降低成本。三是固體氧化物電解水制氫，因部分電能被熱能取代，轉化效率可達85%以上，期待該技術盡快突破材料的高溫穩定性，在大規模電解水制氫方面發揮作用。
此外，核能制氫也是重要發展方向，包括高溫氣冷堆與固體氧化物電解水制氫的耦合、以及熱化學循環制氫，其關鍵是要突破耐高溫材料及相關裝備。
“光催化制氫是人類能源利用方式的重要目標。”謝在庫提到，除了可再生能源電解水制氫、核能制氫，還有光催化制氫、生物制氫等方法。
儲氫：化學儲氫已在相關場景下示范應用
在氫儲能方面，謝在庫從化學角度進行了分享。
“因為可再生能源有波動性，所以要在光伏和風能充足時將電能儲存起來，在需要時釋放儲存的電力。”謝在庫提到，氫儲能的重點是選擇合適的儲氫化合物，如甲醇、氨、有機化合物等，其關鍵是脫氫和加氫的體系協同，目前還面臨很多挑戰。據他透露，中國石化團隊已在這方面有多年研究積累。
談到儲氫，液態陽光是熱點話題。謝在庫表示，我國科學家已開展了以甲醇為載體的將太陽能轉化為化學能的技術探索與示范，就是通過光伏發電、電解水制氫、氫與二氧化碳反應生成甲醇的路線。
用氫：氫基工業內涵豐富
在用氫方面，謝在庫認為，氫基工業內涵很豐富。
“化學工業離不開氫。”謝在庫表示，中國石化正在發展綠氫煉化，把綠氫引進煉化流程以降低二氧化碳排放。煤化工的二氧化碳排放是非常高的，但如果與綠氫耦合，就可以降低二氧化碳排放，而且，相比于合成氣經甲醇制烯烴，合成氣直接制烯烴將進一步節能減排。我國科研機構和企業都進行了大量探索，已經進行到中試階段。
氫基工業也包括鋼鐵、冶金等流程。“鋼鐵工業、冶金工業一般采用高爐-轉爐煉鋼流程，其二氧化碳排放也是比較高的。但是，如果從碳還原變成氫冶煉，二氧化碳排放將大幅度下降，甚至沒有二氧化碳排放。”
氫基工業還包括建材領域。“碳酸鹽分解占了建材領域大部分的碳排放。已經有了降碳的思路，也有比較清晰的發展路徑，但是技術還沒有突破。將建材工業和化學工業進一步耦合，即把碳酸鹽分解與可再生能源氫或甲烷等供氫分子耦合，可以降低二氧化碳排放。”
“建設電化學工廠乃至光化學工廠，是我們實現可持續發展氫基工業的重要一環。”謝在庫認為，這就要研究熱催化、電催化、生物催化、光催化來支撐石化、冶金、建材及其相關產業的可持續發展。“中國石化在化石能源制氫方面有很好的產業基礎和技術基礎，正在推進可再生、可持續的氫能核心技術發展。這是一個開放合作、大有可為的領域。”
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