當(dāng)前，全球氣候變化對國際能源形勢產(chǎn)生了極為重大的影響，清潔、低碳或零碳排放已經(jīng)成為世界新能源發(fā)展的主流方向。以可再生能源制氫為代表的“綠氫”越來越引起人們重視，與此同時(shí)，又有一個(gè)新概念——“金氫”出現(xiàn)。從綠氫到金氫，整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新概念洶涌。
金氫是天然氫，就是在地殼中某些區(qū)域天然存在的氫分子匯集而成的。金氫是以一種安全、清潔、低成本的方式進(jìn)行利用的，這種氫可能比其他類型的制氫方式更可持續(xù)，更能被環(huán)境所接受。這就是為什么我們稱它為“金氫”。這也是為了區(qū)分藍(lán)氫、綠氫、灰氫、粉氫這些不同制取方式而產(chǎn)生的氫氣。
氫是地球上最豐富的化學(xué)元素，宇宙的75%物質(zhì)都是氫，然而，人們在地球上少有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模獨(dú)立存在的地下氫氣資源。它一般只與其他化學(xué)元素結(jié)合而存在，如與氧氣結(jié)合的水或與碳結(jié)合的有機(jī)化合物，如天然氣。所以氫通常不被看成為一種基礎(chǔ)能源，而是作為一種類似于電的能量載體，也就是說，它像電力一樣，需要通過物理或化學(xué)過程來產(chǎn)生它。
天然分子氫是由一系列地質(zhì)和生物過程產(chǎn)生的，這些過程發(fā)生在地殼淺層和深層。一些產(chǎn)生的氫氣在滲出到地表時(shí)可以被檢測到。由地球內(nèi)部作用產(chǎn)生的天然氫在地質(zhì)文獻(xiàn)中已經(jīng)被討論了100多年，但是直到Helios與Professor's建立了一項(xiàng)聯(lián)合研究計(jì)劃，人們才開始意識(shí)到，對于金氫的探索和利用也是有可能實(shí)現(xiàn)的。
最近，美國HWT的科學(xué)家正在發(fā)展另一類綠氫計(jì)劃---“金氫”計(jì)劃，并且已經(jīng)獲得顯著的進(jìn)展?；谶@個(gè)低能耗“金氫”技術(shù)，可通過特殊催化材料部分分解水資源產(chǎn)生氫氣，從而減少分解水的能耗。該技術(shù)可利用不同的連續(xù)加熱源（如，工業(yè)余熱、廢熱蒸汽、低谷電和各種地?zé)幔?，提供連續(xù)穩(wěn)定的可轉(zhuǎn)化能源，在不同的溫度,通過加熱催化材料，驅(qū)動(dòng)水分子催化部分分解生產(chǎn)氫氣，降低了能耗。該水熱催化過程不同于電解過程，不需要堿性電解質(zhì)，只要用過濾的清水，即可以達(dá)到低能耗生產(chǎn)?；谶@項(xiàng)技術(shù)，水熱催化制氫的成本（已經(jīng)接近大約1美元/kg-H2的美國能源部目標(biāo)）相當(dāng)于當(dāng)前天然氣制氫和煤制氫成本，經(jīng)濟(jì)上非常具有競爭力，并且可以達(dá)到零碳排放。利用該技術(shù)，人們可以讓過濾的海水或河水流入特制的催化反應(yīng)器以較低的能耗部分分解水連續(xù)提取其中氫氣，并通過燃料電池或燃?xì)浒l(fā)電機(jī)發(fā)電。由于此技術(shù)可以隨時(shí)隨地用水制氫，有望最大限度地避免使用不安全的高壓儲(chǔ)氫罐和高壓輸氫管道，最終構(gòu)造一個(gè)安全、低成本和零碳排放氫能和氫能發(fā)電系統(tǒng)。
目前美國的科學(xué)家正在開發(fā)大規(guī)模水熱催化制氫及發(fā)電與供暖一體化系統(tǒng)。據(jù)悉，未來建造一個(gè)100萬千瓦的水基氫能發(fā)電系統(tǒng)，總投資成本有可能約為50~80億元。相比之下，目前建造一個(gè)100萬千瓦的燃煤發(fā)電廠總投資也要大約50~80億元。但由于海水免費(fèi)，不需要采購煤炭，也不會(huì)排放任何二氧化碳和硫-氮氧化物污染，只排放水蒸氣，發(fā)電成本將非常低廉，永久綠色可持續(xù)，環(huán)保效益巨大。
休斯敦未來中心的首席執(zhí)行官Brett Perlman說：“Cemvita工廠致力于建立一個(gè)聯(lián)盟，將金氫商業(yè)化，并將重工業(yè)轉(zhuǎn)型為凈零經(jīng)濟(jì)，這表明休斯敦公司可以在低碳能源創(chuàng)新方面發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。中心正在建立一個(gè)利益相關(guān)者聯(lián)盟，包括Cemvita及其合作伙伴，致力于將休斯敦地區(qū)發(fā)展為清潔氫中心。Cemvita的工作表明，休斯頓在能源行業(yè)的深厚專業(yè)知識(shí)可以推動(dòng)這一努力?！?/span>
金氫將攜手綠氫為零碳目標(biāo)邁進(jìn)
從上文的論述中我們不難發(fā)現(xiàn)，金氫的成本比綠氫低得多，與天然氣制氫的藍(lán)氫相比，又更低碳環(huán)保，其發(fā)展優(yōu)勢非常明顯，有人甚至為此擔(dān)心，金氫技術(shù)的推廣普及會(huì)影響綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
國際能源網(wǎng)/氫能匯認(rèn)為，我們對此不必太過擔(dān)心，因?yàn)閺男枨罅靠?，無論是全球還是中國，對于氫氣的產(chǎn)能需求量都是非常巨大的，這樣廣闊的市場給與各類制氫技術(shù)充足的發(fā)展空間。
國際能源署發(fā)布的預(yù)測報(bào)告顯示：到2070年全球?qū)涞男枨髮⑦_(dá)到5.2億噸。作為應(yīng)對氣候變化、加快能源轉(zhuǎn)型的重要舉措，越來越多的經(jīng)濟(jì)體越來越重視發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。
國際氫能委員會(huì)近期發(fā)布的報(bào)告還顯示：2021年2月以來，全球已啟動(dòng)131個(gè)大型氫能開發(fā)項(xiàng)目。預(yù)計(jì)到2030年，全球氫能領(lǐng)域的總投資將達(dá)到5000億美元。世界能源理事會(huì)預(yù)測，到2050年，氫能將占全球最終能源消耗的25%。世界氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，各國氫能應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，規(guī)劃戰(zhàn)略也在陸續(xù)公布。
截至2020年底，全球已有約70個(gè)在建的綠氫項(xiàng)目，其中GW級項(xiàng)目已超20個(gè)。近幾年，美洲、歐洲、亞洲、大洋洲的主要經(jīng)濟(jì)體競相出臺(tái)各種氫能戰(zhàn)略。
目前，我國已經(jīng)是世界上最大的氫能生產(chǎn)國和消費(fèi)國，每年氫產(chǎn)能約4000萬噸。全球投入運(yùn)營的煤氣化廠達(dá)130座，其中80%位于我國。國家能源集團(tuán)擁有煤氣化爐80座，年產(chǎn)氫氣總量達(dá)800萬噸，約占全球氫氣總產(chǎn)量的12%。然而，在中國有超過60%的氫來自于完全屬于灰氫的煤制氫，也就是說，它是通過地球上污染最嚴(yán)重的技術(shù)獲得的。
因此無論是綠氫還是金氫都是我們非常渴望規(guī)?；l(fā)展的制氫技術(shù)。
目前許多光伏、風(fēng)電企業(yè)也瞄準(zhǔn)“光伏制氫”或者“風(fēng)電制氫”，以期解決這些電力的消納問題。國家在剛剛發(fā)布的氫能發(fā)展中長期規(guī)劃中也明確了可再生能源制氫到2025年要達(dá)到10-20萬噸的發(fā)展目標(biāo)，但從這個(gè)份額與氫能整體的需求對比來看，僅靠綠氫難以滿足我們對于低碳?xì)涞男枨罅俊?/span>
因此選擇金氫與綠氫并行發(fā)展的戰(zhàn)略，更有利于我們早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。未來，“金氫+綠氫”將成為全球?qū)崿F(xiàn)碳中和的長遠(yuǎn)發(fā)展方向。這種方式一方面，可以在能源供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)完成“煤炭+石油+天然氣”向“金氫電氣化”的轉(zhuǎn)換；另一方面，還能借助“金氫與水儲(chǔ)能”，建立全新的零排放綠色能源供應(yīng)。
以水熱催化制氫為基礎(chǔ)的金氫技術(shù)已經(jīng)解決了高能耗和成本問題，下一步需要全新政策推動(dòng)、全新產(chǎn)業(yè)整合和全新市場優(yōu)化方式推進(jìn)，在未來十到十五年的時(shí)間里，金氫和綠氫并駕齊驅(qū)，將成為我國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的制勝法寶！
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