8月18日，中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)成立大會(huì)暨“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望研討會(huì)在京召開(kāi)。中國(guó)科學(xué)院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦發(fā)表題為“可再生能源電解水制氫及液體太陽(yáng)燃料合成進(jìn)展與展望”的演講。他指出，氫能發(fā)展初衷就是要解決低碳、生態(tài)等問(wèn)題，可再生能源制氫是未來(lái)發(fā)展的方向，而太陽(yáng)燃料甲醇技術(shù)應(yīng)用中具有多重優(yōu)勢(shì)。
李燦表示，氣候變化可導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，當(dāng)前肆虐全球的新冠病毒和頻發(fā)的洪災(zāi)、森林大火等極端天氣都與之相關(guān)。而造成氣候變化的重要原因是人類工業(yè)革命開(kāi)始大規(guī)模過(guò)度開(kāi)發(fā)利用化石資源，造成二氧化碳等溫室氣體排放，破壞了生態(tài)平衡。
李燦認(rèn)為，氫能的發(fā)展不能背離初衷，站在低碳、生態(tài)角度，長(zhǎng)遠(yuǎn)看，用光伏、風(fēng)電、水電、核電制氫是未來(lái)發(fā)展方向。在氫儲(chǔ)運(yùn)方面，要達(dá)到美國(guó)DOE制定的7%儲(chǔ)氫質(zhì)量密度工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)非常困難，目前仍是研究重點(diǎn)，太陽(yáng)燃料是解決這一難題的新思路。用氫領(lǐng)域并不局限在燃料電池應(yīng)用，綠氫在煤化工、石油化工綠色發(fā)展中應(yīng)用廣泛，而綠氫合成甲醇也可替代汽油應(yīng)用在交通領(lǐng)域。
據(jù)李燦介紹，地球能源來(lái)自太陽(yáng)能，廣義的太陽(yáng)能包含了常見(jiàn)的風(fēng)電、水電、生物質(zhì)等多種可再生能源。在可再生能源制氫中，直接從太陽(yáng)能制取氫氣包含多個(gè)技術(shù)路徑。其中光解水和光電催化分解水工藝簡(jiǎn)單，理論上可以低成本獲取，是很有吸引力的方向。光電催化分解水已經(jīng)可以考慮工業(yè)化應(yīng)用，但光催化還處在基礎(chǔ)研究階段。
李燦表示，從規(guī)模、設(shè)備投資、穩(wěn)定性來(lái)看，電催化分解水已成熟，來(lái)源可以是光伏發(fā)電、水電或者風(fēng)電，“電催化分解水制氫是綠色能源轉(zhuǎn)成綠氫的最為有效的途徑”。在電解水制氫三種主流技術(shù)中，液體堿性水電解和固體聚合物SPE水電解技術(shù)較為成熟，堿液電解水的效率較低、能耗較高，但穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)達(dá)十年到二十年；而SPE水電解穩(wěn)定性還在進(jìn)一步提升中。
李燦認(rèn)為，判定電解水制氫能否大規(guī)模應(yīng)用在綠氫生產(chǎn)中需要解決三個(gè)問(wèn)題：大規(guī)模、低能耗和高穩(wěn)定性。其團(tuán)隊(duì)一直致力于堿性電解水催化劑的研究，可以較好的解決上述三大問(wèn)題。堿液電解槽規(guī)?？梢宰龅暮艽螅壳翱傻?000Nm³H2/h，而通過(guò)催化劑可將能耗降至4-4.2KWh/Nm³，遠(yuǎn)超業(yè)界平均水平，而穩(wěn)定性在實(shí)驗(yàn)室可達(dá)到8000-1萬(wàn)小時(shí)，工業(yè)化驗(yàn)證效果也非常不錯(cuò)。
就可再生能源制氫成本來(lái)看，電價(jià)和電解水效率影響最大，這兩點(diǎn)在目前都已發(fā)生很大變化。如果采用0.25元/KWh電價(jià)，制氫成本可與天然氣制氫相當(dāng)。而很對(duì)棄風(fēng)、棄光的電已低于這個(gè)電價(jià)。電價(jià)若在0.15元/KWh，制氫成本可與煤制氫相當(dāng)，據(jù)李燦介紹，采用西南地區(qū)汛期大規(guī)模棄水電價(jià)就可以滿足。同時(shí)，可再生能制氫社會(huì)效益和生態(tài)效益巨大，不排放二氧化碳。
對(duì)于氫的儲(chǔ)存運(yùn)輸難題，李燦團(tuán)隊(duì)采用二氧化碳加氫制甲醇進(jìn)行儲(chǔ)存，提出太陽(yáng)燃料、液態(tài)陽(yáng)光的思路。蘭州新區(qū)液態(tài)太陽(yáng)燃料項(xiàng)目2018年啟動(dòng)，今年1月試車成功。李燦表示，該項(xiàng)目采用10MW光伏電解水制氫，規(guī)模達(dá)1000Nm³H2/h，效率在80%以上，使用其研發(fā)的催化劑，氫與從企業(yè)收集來(lái)的二氧化碳合成甲醇。
太陽(yáng)燃料甲醇使用廣泛，既是優(yōu)良燃料，又可用作汽油替代燃料，也可用在鍋爐供熱。其質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度可達(dá)到18.75%，儲(chǔ)存和運(yùn)輸安全。
李燦提出了使用太陽(yáng)燃料甲醇為氫源的加氫站新方案，與傳統(tǒng)加氫站不同，新方案具有多重優(yōu)點(diǎn)，可解決高壓運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加氫中的安全問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳回收和全流程清潔目標(biāo)，還便于實(shí)現(xiàn)油、醇、氫共站的新局面。據(jù)李燦透露，太陽(yáng)燃料甲醇加氫站已在張家港進(jìn)行示范，預(yù)計(jì)9月建成。
李燦表示，氣候變化可導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，當(dāng)前肆虐全球的新冠病毒和頻發(fā)的洪災(zāi)、森林大火等極端天氣都與之相關(guān)。而造成氣候變化的重要原因是人類工業(yè)革命開(kāi)始大規(guī)模過(guò)度開(kāi)發(fā)利用化石資源，造成二氧化碳等溫室氣體排放，破壞了生態(tài)平衡。
李燦認(rèn)為，氫能的發(fā)展不能背離初衷，站在低碳、生態(tài)角度，長(zhǎng)遠(yuǎn)看，用光伏、風(fēng)電、水電、核電制氫是未來(lái)發(fā)展方向。在氫儲(chǔ)運(yùn)方面，要達(dá)到美國(guó)DOE制定的7%儲(chǔ)氫質(zhì)量密度工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)非常困難，目前仍是研究重點(diǎn)，太陽(yáng)燃料是解決這一難題的新思路。用氫領(lǐng)域并不局限在燃料電池應(yīng)用，綠氫在煤化工、石油化工綠色發(fā)展中應(yīng)用廣泛，而綠氫合成甲醇也可替代汽油應(yīng)用在交通領(lǐng)域。
據(jù)李燦介紹，地球能源來(lái)自太陽(yáng)能，廣義的太陽(yáng)能包含了常見(jiàn)的風(fēng)電、水電、生物質(zhì)等多種可再生能源。在可再生能源制氫中，直接從太陽(yáng)能制取氫氣包含多個(gè)技術(shù)路徑。其中光解水和光電催化分解水工藝簡(jiǎn)單，理論上可以低成本獲取，是很有吸引力的方向。光電催化分解水已經(jīng)可以考慮工業(yè)化應(yīng)用，但光催化還處在基礎(chǔ)研究階段。
李燦表示，從規(guī)模、設(shè)備投資、穩(wěn)定性來(lái)看，電催化分解水已成熟，來(lái)源可以是光伏發(fā)電、水電或者風(fēng)電，“電催化分解水制氫是綠色能源轉(zhuǎn)成綠氫的最為有效的途徑”。在電解水制氫三種主流技術(shù)中，液體堿性水電解和固體聚合物SPE水電解技術(shù)較為成熟，堿液電解水的效率較低、能耗較高，但穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)達(dá)十年到二十年；而SPE水電解穩(wěn)定性還在進(jìn)一步提升中。
李燦認(rèn)為，判定電解水制氫能否大規(guī)模應(yīng)用在綠氫生產(chǎn)中需要解決三個(gè)問(wèn)題：大規(guī)模、低能耗和高穩(wěn)定性。其團(tuán)隊(duì)一直致力于堿性電解水催化劑的研究，可以較好的解決上述三大問(wèn)題。堿液電解槽規(guī)?？梢宰龅暮艽螅壳翱傻?000Nm³H2/h，而通過(guò)催化劑可將能耗降至4-4.2KWh/Nm³，遠(yuǎn)超業(yè)界平均水平，而穩(wěn)定性在實(shí)驗(yàn)室可達(dá)到8000-1萬(wàn)小時(shí)，工業(yè)化驗(yàn)證效果也非常不錯(cuò)。
就可再生能源制氫成本來(lái)看，電價(jià)和電解水效率影響最大，這兩點(diǎn)在目前都已發(fā)生很大變化。如果采用0.25元/KWh電價(jià)，制氫成本可與天然氣制氫相當(dāng)。而很對(duì)棄風(fēng)、棄光的電已低于這個(gè)電價(jià)。電價(jià)若在0.15元/KWh，制氫成本可與煤制氫相當(dāng)，據(jù)李燦介紹，采用西南地區(qū)汛期大規(guī)模棄水電價(jià)就可以滿足。同時(shí)，可再生能制氫社會(huì)效益和生態(tài)效益巨大，不排放二氧化碳。
對(duì)于氫的儲(chǔ)存運(yùn)輸難題，李燦團(tuán)隊(duì)采用二氧化碳加氫制甲醇進(jìn)行儲(chǔ)存，提出太陽(yáng)燃料、液態(tài)陽(yáng)光的思路。蘭州新區(qū)液態(tài)太陽(yáng)燃料項(xiàng)目2018年啟動(dòng)，今年1月試車成功。李燦表示，該項(xiàng)目采用10MW光伏電解水制氫，規(guī)模達(dá)1000Nm³H2/h，效率在80%以上，使用其研發(fā)的催化劑，氫與從企業(yè)收集來(lái)的二氧化碳合成甲醇。
太陽(yáng)燃料甲醇使用廣泛，既是優(yōu)良燃料，又可用作汽油替代燃料，也可用在鍋爐供熱。其質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度可達(dá)到18.75%，儲(chǔ)存和運(yùn)輸安全。
李燦提出了使用太陽(yáng)燃料甲醇為氫源的加氫站新方案，與傳統(tǒng)加氫站不同，新方案具有多重優(yōu)點(diǎn)，可解決高壓運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加氫中的安全問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)二氧化碳回收和全流程清潔目標(biāo)，還便于實(shí)現(xiàn)油、醇、氫共站的新局面。據(jù)李燦透露，太陽(yáng)燃料甲醇加氫站已在張家港進(jìn)行示范，預(yù)計(jì)9月建成。
