氢燃料
氢燃料有望成为一种清洁、高效、灵活的能源，应用范围十分广泛。氢可用作燃料电池汽车、便携式发电机和固定式电力系统的燃料，也可用作生产化学品和材料的原料。
氢燃料的主要优点之一是燃烧时只产生水，是一种清洁环保的能源。此外，氢燃料的能量密度高，这意味着它可以在很小的体积内储存大量能量。这使得它非常适合用于便携式和移动应用，例如燃料电池汽车。
氢气的能量密度和液化
一种燃料的能量密度是指单位体积内可储存的能量。与石油和天然气等其他化石燃料相比，氢燃料的能量密度相对较低。
然而，氢燃料具有较高的比能，即每单位重量的能量。这意味着它可以在很小的重量下储存大量能量，使氢燃料非常适合用于便携式和移动应用。
氢气可以在低温下液化，大约-253°C（-423°F）。这一过程称为低温液化，允许以液态形式储存和运输氢气，这比以气体形式储存和运输氢气更方便、更高效。
氢燃料的储存
有多种方法可以将氢作为燃料储存，用于移动和固定应用。一些主要方法包括：
- 压缩氢气：氢气可以储存在高压罐或气瓶中，类似于丙烷罐。这是燃料电池汽车储存氢气的常用方法。
- 液态氢：如前所述，氢可以在低温下液化并储存在低温罐中。这是一种更有效的储存氢的方法，因为它比气体占用的体积更小。然而，它需要专门的设备和绝缘材料来维持低温。
- 固体中的氢：氢可以在室温下储存在固体中，例如金属氢化物或碳纳米管。这种方法具有非常高的效率，但仍处于开发的早期阶段。
示例 – 氢燃料低温储罐
氢燃料是如何生产的？
氢燃料的生产方式与生产成本以及对整体环境影响或效益有关。生产氢燃料的主要既定方法如下。
氢燃料的生产
- 蒸汽甲烷重整：这是生产氢气最常见的方法，它涉及将甲烷（天然气）与蒸汽反应生成氢气和二氧化碳。
- 煤气化：该方法涉及煤与蒸汽和氧气反应生成氢气和其他副产品。
- 电解：电解是一种利用电能将水分解成氢和氧的过程。该过程可以利用太阳能或风能等可再生能源提供动力，以生产绿色氢气。
- 生物质气化：该方法涉及将生物质（例如木材或农业废弃物）与蒸汽和氧气发生反应，产生氢气和其他副产品。
绿色氢燃料
绿氢是利用太阳能或风能等可再生能源生产的氢燃料。这一过程称为电解，利用电能将水分解成氢和氧。
绿氢具有与化石燃料产生的氢相同的化学性质，但它被认为是一种更清洁、更可持续的选择，因为它在生产过程中不会产生温室气体。
绿氢分类
目前，绿氢能尚无官方且被广泛接受的分类法。不过，有多个组织和倡议正在努力为绿氢能制定标准和定义。
例如，国际可再生能源机构（IRENA）制定了一套可再生氢的分类指南，将绿氢燃料定义为利用可再生电力通过电解水生产的氢燃料。
全球氢能发展
全球有多个国家正在积极开发氢能技术和基础设施。目前在氢能开发方面处于领先地位的一些国家包括：
- 日本是氢能领域的先驱，重点关注燃料电池汽车和固定式电力系统中的氢能。该国已建立了全面的氢气基础设施，包括氢气生产、运输和配送网络。
- 德国在氢能领域也一直处于领先地位，重点利用可再生能源生产氢气和开发燃料电池汽车。
- 韩国高度重视氢能，特别是在燃料电池汽车和固定式电力系统领域。该国已制定了全面的氢能路线图，并正在大力投资研发。
- 中国也在积极发展氢能技术和基础设施。近年来，中国在氢能研发方面投入了大量资金，重点是燃料电池汽车、固定式电力系统和氢气生产。中国已经制定了一系列举措和计划来支持氢能技术的发展，其中包括《国家氢能和燃料电池战略规划》，其中概述了中国发展氢能经济的目标和战略。中国有许多公司和研究机构积极参与氢能研发，中国拥有一些世界上最大的氢气生产设施。此外，中国的加氢站网络不断扩大，并正在努力扩大其氢能基础设施。
- 美国氢能产业发展迅速，重点发展燃料电池汽车和固定式发电系统。该国已制定多项计划和项目来支持氢能技术的发展。
这些只是几个例子，全球许多其他国家也在积极发展氢能技术和基础设施。
氢燃料的价格是多少？
氢燃料的生产成本受生产方法和主要能源的可用性影响。氢燃料的实际“加氢站价格”不仅受生产成本影响，还受市场需求和竞争环境影响。当然，氢燃料的供需必须与市场上其他燃料进行比较。在进入交通领域的过渡期内，每加仑或每升氢燃料的成本可能还会受到政府补贴和税收优惠的影响。
最后更新：2023 年 1 月 20 日