李希雯 劉宜宸

　　近日

，烏拉圭公布首個綠氫工廠項目計劃，該工廠將耗資3800萬美元，位於烏拉圭西南部裏奧內格羅省首府弗雷本托斯市

，預計於2026年開始運營。該項目建設內容包括8000塊太陽能電池板
、1個每小時可生產36千克氫氣的2兆瓦級電解槽和1個卡車加氣站。

　　suizhequanqiuduiqingjienengyuandexuqiuriyizengchang
，qingnengyuanyinqigaonengliangmiduhelingpaifangtexing，beishiweiweilainengyuantixidezhongyaozuchengbufen。qingnengyuandezhizaofangshiduoyang，baokuodianjieshuizhiqing、天然氣重整製氫、生物質氣化製氫等。氫能源作為一種清潔、高效的能源載體，在全球能源轉型中扮演著重要角色，其製造成本及市場價格是決定自身商業化進程的關鍵因素。

　　本文旨在探討氫能源的製造成本構成以及氫能源的儲存問題
，並提出可以降低成本的合理建議。

　　國內外製氫方式選擇存在差異

　　guoneiqingnengyuanzhizaozhuyaoyilaihuashiranliaozhongzhengheshuijiezhiqingjishu
，qizhongmeizhiqinghetianranqizhongzhengzhiqingzhanjuzhudaodiwei。jinnianlai，suizhekezaishengnengyuandefazhan
，guoneidianjieshuizhiqingjishukuaisufazhan。guowaizaiqingnengyuanzhizaofangmiangengjiazhuzhongkezaishengnengyuanzhiqing，ruliyongtaiyangneng
、風能等進行電解水製氫，在生物質製氫
、核能製氫等領域也有所突破。

　　目前，我國電解水製氫方法的效率隻有50%~70%
，處於較低水平，而且要消耗大量電能及成本。觀察我國氫能源價格
，2023年3月7日，長三角氫價格為33.69元/公斤，長三角“清潔氫”價格為34.13元/公(gong)斤(jin)。再(zai)細(xi)看(kan)國(guo)內(nei)常(chang)見(jian)的(de)一(yi)些(xie)製(zhi)氫(qing)方(fang)法(fa)及(ji)價(jia)格(ge)，輕(qing)烴(ting)裂(lie)解(jie)製(zhi)氫(qing)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)有(you)丙(bing)烷(wan)脫(tuo)氫(qing)和(he)乙(yi)烷(wan)裂(lie)解(jie)製(zhi)氫(qing)

，輕(qing)烴(ting)裂(lie)解(jie)的(de)氫(qing)氣(qi)純(chun)度(du)較(jiao)高(gao)，雜(za)質(zhi)含(han)量(liang)低(di)；副產焦爐氣製氫價格一般不高於12元/千克
，燒堿副產物製氫等價格一般不高於18元/千克；煤製氫價格約為10元/千克～15元/千克；天然氣製氫的價格約為15元/千克～20元/千克。值得關注的是
，電解水製氫方法綠色環保，生產的氫氣純度高
，但能耗較高
，電解水製氫的氫氣價格在30元/千克～40元/千克。

　　在國外
，灰氫（通過天然氣重整）的成本相對較低，大約在1美元/千克~2美元/千克。綠氫（通過電解水）的成本較高，根據國際能源署（IEA）公布的數據，2020年綠氫的平均成本在3美元/千克~6美元/千克，這主要是因為電解水的電力成本較高。隨著電解技術的改進和規模化應用，綠氫的成本正在下降。例如，根據彭博新能源財經（Bloomberg NEF）的報告，到2030年，綠氫的成本預計下降到1.4美元/千克~2.3美元/千克，這主要得益於可再生能源成本的降低和電解效率的提升。

　　zongguanmuqianquanqiufazhanzhuangkuang
，ribenzaiqingnengliyonghezhuanliyongyoushufangmianweijuquanqiudiyi
，yijingshixianranliaodianchichehejiayongredianliangongxitongdedaguimoshangyehuatuiguang；美國氫能專利數排名第二
，集中在加利福尼亞州示範應用；韓國已掌握一流技術，目前正在推進關鍵零部件100%國產化；歐(ou)盟(meng)氫(qing)能(neng)產(chan)業(ye)基(ji)礎(chu)最(zui)好(hao)
，擁(yong)有(you)世(shi)界(jie)級(ji)的(de)氫(qing)氣(qi)和(he)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)價(jia)值(zhi)鏈(lian)參(can)與(yu)者(zhe)
，以(yi)及(ji)強(qiang)大(da)的(de)氫(qing)研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)和(he)完(wan)善(shan)的(de)計(ji)劃(hua)，特(te)別(bie)是(shi)德(de)國(guo)的(de)優(you)勢(shi)最(zui)為(wei)明(ming)顯(xian)。

　　woguokeyixiangguowaixuexidichengbenzhiqingjishu，jiangfengnenghetaiyangnengfadianyudianjieshuizhiqingxiangjiehe
，congerjiangdizhiqingchengben。dianjieshuishimuqianzuichangyongdelvqingshengchanfangfa，tongguotigaodianjiecaodexiaolv，jianshaonengliangsunshi，keyijiangdishengchanchengben。ciwai，womenhaikeyitongguoyouhuadianjicailiaolaitigaodianjiexiaolv

，shiyonggaoxiaodecuihuaji，rubo、鈀、鎳基合金等，降低電解過程中的過電位
，提高反應速率；改變優化電極結構，采用多孔、納米結構或複合材料的電極

，增加電極的表麵積
，提高電化學反應的效率；改進電解質離子傳導性，使用液態電解質，比如在鋰離子電池中使用鋰鹽溶解有機溶劑中的混合物。固態電解質比如氧化物、硫(liu)化(hua)物(wu)或(huo)聚(ju)合(he)物(wu)基(ji)的(de)固(gu)態(tai)電(dian)解(jie)質(zhi)，可(ke)以(yi)在(zai)固(gu)態(tai)電(dian)池(chi)中(zhong)使(shi)用(yong)
，提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)。同(tong)時(shi)
，凝(ning)膠(jiao)電(dian)解(jie)質(zhi)結(jie)合(he)了(le)液(ye)態(tai)電(dian)解(jie)質(zhi)和(he)固(gu)態(tai)電(dian)解(jie)質(zhi)的(de)優(you)點(dian)，有(you)更(geng)好(hao)的(de)機(ji)械(xie)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)離(li)子(zi)傳(chuan)導(dao)性(xing)。

　　此ci外wai，我wo們men還hai可ke以yi優you化hua電dian解jie槽cao設she計ji，使shi用yong堿jian性xing陰yin離li子zi交jiao換huan膜mo電dian解jie水shui製zhi氫qing技ji術shu
，堿jian性xing陰yin離li子zi交jiao換huan膜mo電dian解jie水shui製zhi氫qing技ji術shu采cai用yong非fei貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji，相xiang較jiao於yu傳chuan統tong堿jian性xing電dian解jie水shui技ji術shu成cheng本ben較jiao低di，可ke達da到dao更geng高gao的de電dian解jie電dian流liu密mi度du。大da量liang減jian少shao電dian解jie槽cao體ti積ji的de缺que點dian是shi，催cui化hua劑ji為wei貴gui金jin屬shu和he需xu要yao較jiao高gao的de投tou資zi成cheng本ben。這zhe不bu利li於yu降jiang低di製zhi氫qing成cheng本ben，但dan是shi能neng減jian少shao電dian能neng損sun耗hao，可ke以yi作zuo為wei一yi個ge備bei用yong選xuan項xiang。

　　weiletigaodianjiexiaolv
，womenhaikeyitigaocaozuotiaojian，birujingquekongzhidianjiecaodegongzuodianya，guogaodedianyahuidaozhinenglianglangfeihefufanying。zhekeyizaibaozhengdianjishoumingdeqiantixia，shidangtigaodianliumidu
，yitigaodanweimianjidechanqingsulv。ciwai，jianyishiyongqitazhiqingjishu。deyiyufeng
、光等可再生能源資源豐富、電價便宜，歐洲和北美地區的製氫加氫一體站普遍采用堿性水電解（ALK）或質子交換膜電解（PEM）水製氫技術。堿性電解槽結構簡單

、操作方便
、價格較便宜
，比較適用於大規模的製氫，但缺點是效率不夠高。

　　美國對氫能產業發展格外重視

　　美國的氫能政策變化值得研究。2002年，美國能源部發布了《國家氫能源路線圖》。這是美國首個全麵的氫能源發展計劃，旨在推動氫能源技術的研發和商業化。2020年11月份，美國能源部發布了最新版的《氫能項目計劃2020》，提出了到2050年氫能滿足全美14%能源需求的目標，並強調了氫能全產業鏈的技術研發。2023年6月份
，美國政府發布了《美國國家清潔氫能戰略路線圖》，旨在加速綠氫的生產、處理、交付、存儲和應用，旨在到2030年實現每年生產1000萬噸綠氫的戰略目標
，到2050年每年生產5000萬噸。

　　2023年6月5日


，美國能源部宣布加快“清潔氫”的產生和利用。美國新澤西州


、康涅狄格州
、馬薩諸塞州、緬因州和羅德島州等6個東北部州已組成1個財團
，以建立1個區域清潔H2hub（直譯，氫氣俱樂部）
，涉及來自各行各業的60多個利益相關者，以實現氣候和清潔能源目標。當然，美國也麵臨氫能源製造成本高等問題。

　　近期，美國政府宣布利用《兩黨基礎設施法案》提供的70億美元資金，在全美建立7個地區性綠氫中心。根據這一聲明，被選中的7個地區性綠氫中心將催生超400億美元私人投資，並創造數以萬計的高薪工作崗位，從而使該項目的公共和私人投資總額達到近500億美元。這是美國政府曆史上對清潔生產以及相關就業所做出的最大投資之一。

　　氫儲存問題也需重點解決

　　qingnengyuandechucunyeshijixujiejuedewenti。qingnengyuandechucunyaokaolvchucunxiaolvheanquanwenti。qingqidetijinengliangmidudi
，wulunshiyasuoqingqihaishiyetaiqing
，qichucunxiaolvdouyuandiyuchuantongdehuashiranliao。gutaichucunjishu
，rujinshuqinghuawuhenamicailiao，suiranlilunchucunmidugao
，danshijiyingyongzhongdexiaolvhewendingxingrengyoudaigaishan。congchengbenlaikan，zhizaochucunzhuangzhi，youqishiyetaiqingdezhibeihechucun
，xuyaodaliangdenengyuanheteshushebei。gutaichucuncailiao，rujinshuqinghuawuhenamicailiaodezhibeichengbenyejiaogao，qieguimohuashengchanjishushangweiwanquanchengshu。conganquanxinglaikan

，qingqijuyouyiranyibaodetexing

，gaoyachucunheyetaichucundoucunzaiyidingdeanquanfengxian。qingqidexieloukenengdaozhihuozaihuobaozha，yincixuyaoyangedeanquancuoshihebiaozhun。

　　對於氫能源儲存，我們可以使用物理方式，通過高壓氣氫

、液氫、低溫壓縮氫
、漿jiang氫qing以yi及ji物wu理li吸xi附fu等deng方fang式shi進jin行xing儲chu存cun。同tong時shi
，我wo們men還hai可ke以yi使shi用yong低di溫wen液ye氫qing，這zhe是shi大da規gui模mo儲chu運yun的de有you效xiao方fang式shi。高gao壓ya氣qi態tai儲chu氫qing的de單dan位wei質zhi量liang儲chu氫qing密mi度du為wei1.0%~5.7%, 在常溫和20兆帕條件下的儲氫密度為17.9千克/立方米, 每千克僅需2千瓦時的耗電，目前我國電費最高為0.8653元/千瓦時，儲運能效超過90%
，技術成熟、能耗低
、成本低。化學儲氫是指將氫儲存在有較高儲氫能力的化合物中或使氫氣與能夠氫化的金屬/合金相化合, 以固體金屬氫化物的形式將氫氣儲存起來，包括氫化物儲氫（金屬氫化物、複合氫化物、化學氫化物和間隙型氫化物）、有機液態儲氫的體積儲氫密度達到60千克/立方米，存儲運輸方便

，儲運能效約為85%
，可循環使用，但成本高且操作條件苛刻。金屬氫化物在適當的溫度和壓力下可以以固態形式儲存氫氣
，與氣態、液態儲氫相比更具安全性。

　　總結來說，氫氣可以通過電解水
、天然氣重整、生物質氣化等方式生產。我們可以通過使用更簡便的方法並且配合更精湛的工藝來降低氫能源製造的成本。氫氣儲存主要有3種方式：壓縮氫氣儲存（CGH2）、液態氫儲存（LH2）和固態儲存（如金屬氫化物、化學氫化物和納米材料），我國的儲氫技術研究集中在金屬氫化物、碳納米管等幾個方麵。未來10年, 高壓氣態儲氫和液態儲氫依然是主要的儲氫方式，也是接下來值得研究的方向。

　　《中國冶金報》（2024年11月08日 02版二版）