氢能源/燃料电池:氢能源被誉为“21世纪的终极能源”,燃料电池汽车作为下游最广泛的应用,受益于政策支持与技术进步
氢能源是安邦利民的战略性能源,作为二次能源,氢不仅可以通过煤炭、石油、天然气等化石能源重整、生物质热裂解或微生物发酵等途径制取,还可以来自焦化、氯碱、钢铁、冶金等工业副产气,也可以利用电解水制取,特别是与可再生能源发电结合,不仅实现全生命周期绿色清洁,更拓展了可再生能源的利用方式。
氢可广泛应用于能源、交通运输、工业、建筑等领域。既可以直接为炼化、钢铁、冶金等行业提供高效原料、还原剂和高品质的热源,有效减少碳排放;也可以通过燃料电池技术应用于汽车、轨道交通、船舶等领域,降低长距离高负荷交通对石油和天然气的依赖;还可应用于分布式发电,为家庭住宅、商业建筑等供电供暖。目前,应用最为广泛的领域为燃料电池汽车领域,丰田、本田、现代等著名车企都推出了各自的燃料电池汽车。
燃料电池是一种非燃烧过程的电化学能转换装置。将氢气(等燃料)和氧气的化学能连续不断地转换为电能。其工作原理是H2在阳极催化剂作用下被氧化成H+和e-,H+通过质子交换膜达到正极,与O2在阴极反应生成水,e-通过外电路达到阴极,连续不断的反应就产生了电流,所以燃料电池是一种发电设备。
由于氢能来源广、用途多的特点,氢能产业链所涉及的环节和细分领域众多,主要包括上游氢能制备、中游氢能储存运输、下游氢燃料电池及氢能源燃料电池应用等多个环节,与产业链相关的上下游关联产业则更多。
国际能源转型一直沿着从高碳到低碳、从低密度到高密度的路径进行,而氢气是目前公认的最为理想的能量载体和清洁能源提供者。氢气无毒无害,反应物为水,绿色清洁,热值高,相当于汽油的三倍,被誉为“21世纪的终极能源”。
从氢气生产来源来看,化石资源制氢居主导地位,全球主要人工制氢原料的96%以上都来源于传统化石资源的热化学重整,仅有4%左右来源于电解水。从地域分布上看,亚太地区的氢气产能最大,而我国是目前氢气产能最大的国家,也是氢气生产分布最广的国家。目前国际制氢年产量6300万吨左右,我国每年产氢约2200万吨,占世界氢产量的三分之一,是世界第一产氢大国。氢气的制备主要可分为制取氢气和提纯氢气两大类,煤炭制氢成本最低,为0.8~1.1元/立方米,天然气制氢成本为0.9~1.5元/立方米,我国的电解制氢发展仍处早期,成本在3元/立方米左右,未来还有较大下降空间。
燃料电池汽车是氢能源利用极具成长性的下游行业,燃料电池汽车的续航里程普遍在500公里以上,和目前中高端纯电动汽车续航相当,而从能源补给时间角度,燃料电池汽车加氢仅需不到3分钟,远低于插电混动或纯电动汽车,虽然氢燃料电池汽车在我国目前处于起步阶段,但燃料电池汽车性能的优秀不可否认,目前国外大规模销售的氢燃料电池汽车各方面性能与内燃机汽车不相上下,有些远优于电动汽车。燃料电池具有环境友好、发电效率高、噪音低、可用燃料范围广等优点,当前我国燃料电池产业的主要发展瓶颈在于生产成本高(铂催化剂价格高昂)、技术水平较国际落后以及氢产业链配套设施不够成熟,远期的发展空间巨大。
自上海市发布第一个氢燃料电池汽车发展规划以来,各地政府密集出台氢能与燃料电池产业规划。包括张家口、成都、苏州等地均积极发展氢燃料产业并推广燃料电池汽车运营。根据中国《节能与新能源汽车产业技术路线图》,到2025年氢燃料电池汽车保有量推广规模将达到5万辆,其中商用车1万辆、乘用车4万辆,加氢站超过300座。2030年,将实现大规模商业化推广累计100万辆,燃料电池系统产能超过10万套/企业,整机性能达到与传统内燃机相当。
燃料电池通常具有5-10年的使用寿命,燃料电池根据运行机理不同可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。具体来说,根据电解质的不同分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和质子交换膜燃料电池等五大类。
其中碱性燃料电池最早成功开发,稳定应用于航天领域;磷酸燃料电池属于第一代燃料电池,其技术最成熟、商业化程度最高,在美日广泛应用于大型电站;熔融盐和固体氧化物燃料电池分别是第二、三代技术,多用于发电厂;质子交换膜燃料电池应用前景最广阔,未来预计将成为汽车领域主流燃料电池技术。
中国对于燃料电池发展支持处于循序渐进状态,我国从2001年就确立了“863计划电动汽车重大专项”项目,确定三纵三横战略,以纯电动、混合电动和燃料电池汽车为三纵,以多能源动力总成控制、驱动电机和动力蓄电池为三横。近期随着燃料电池产业发展逐渐成熟,中国在燃料电池领域的规划纲要和战略定调已经出现苗头,支持力度逐渐加大。
2020年9月21日,财政部、工信部、科技部和能源局等联合下发《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,对燃料电池汽车的购置补贴政策调整为燃料电池汽车示范应用支持政策,对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励,形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。
北京、上海和广东等多地先后发布最新氢能产业规划《北京市氢燃料电池汽车产业发展规划(2020-2025年)》提出2025年前,培育5-10家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业,力争实现氢燃料电池汽车累计推广量突破1万辆,氢燃料电池汽车全产业链累计产值突破240亿元;《上海市燃料电池汽车产业创新发展实施计划》提出到2023年,上海燃料电池汽车产业发展实现“百站、千亿、万辆”总体目标,规划加氢站接近100座并建成运行超过30座,形成产出规模约1000亿元,推广燃料电池汽车接近10000辆。《广东省加快氢燃料电池汽车产业发展实施方案》提出开展氢燃料电池汽车规模化推广应用,加快推进加氢站规划建设和多渠道增加氢源供应。
据明阳集团,12月22日,全球首台30MW级纯氢燃气轮机“木星一号”整机试验首次点火成功。此次点火的纯氢燃气轮机是目前全球单机功率最大的纯氢发电机组,纯氢点火试验取得预期效果,验证了纯氢燃气轮机系统可靠性和安全性,标志着我国大功率氢燃气轮机和氢储能技术取得重大进展,新型长时储能有了新技术、新产品。“木星一号”纯氢燃气轮机由明阳智能子公司明阳氢燃联合国内外专家团队和60余家产业链企业共同研发。
12月21日,以“‘氢’装上阵,‘碳’寻未来”为主题的山西省绿氢产业链高质量发展新技术发布会在太原举行。来自全国各地化工领域专家、学者、企业代表从不同角度,探讨氢能产业发展趋势和应用场景,并发布山西绿氢产业链最新技术成果。(中新网)
全水冷解决方案需求将进一步扩大。
中国已获得欧洲、阿曼、泰国、巴西、摩洛哥和智利等多个国家和地区订单。
项目每小时可以生产20立方米绿氢。今日重要性:✨
四川金顶发布澄清公告,2024年12月15日,新工绿氢与成都罗宾汉签署了《天工系列产品购销协议》,新工绿氢将为成都罗宾汉研发生产提供V系列储充电设备等产品,并提供“天工电氢”小程序运营、产品迭代及售后服务等工作,其中提及“产品1200套。金额5亿元”。根据协议条款,本购销协议属于框架性协议,无明确的履约期限约定,实际影响可能因市场环境变化、生产能力限制、技术更新等因素而有所差异,预计不会对公司2024年公司业绩产生重大影响。截至本公告日,新工绿氢前述产品尚未实现交付,本协议履行存在较大不确定性。
大摩认为,燃料电池、比特币矿场的重新利用将为数据中心提供新的能源解决方案,电力传输和电网增强技术对于数据中心的高效、安全用电至关重要,建议关注数据中心附近的核电等发电设施。德州立法提案可能会推动天然气发电厂的建设,特朗普新政府将采取措施支持AI基础设施的增长。
广东日前印发了广东省空气质量持续改善行动方案,推广使用清洁低碳的运输及作业工具。方案提出,各地级以上市新增或更新的公交车全部使用电动汽车或氢燃料电池车,珠三角地区新增或更新的出租车、接入平台的网约车全部使用新能源汽车。此外,方案还提出,广东每年新增及更新的公务用车中新能源汽车和节能车比例不低于60%,其中新能源汽车比例原则上不低于30%。
从天津大学获悉,天津大学焦魁教授团队通过高精度数学建模,提出了全新燃料电池数字化设计方法,可快速提出、优化燃料电池设计方案,提升电池性能、缩短研发周期并降低研发成本。相关成果日前在国际学术期刊《能源与环境科学》发表。(新华社)
加氢领域迎来主要补贴。今日重要性:✨
12月4日,广州市人民政府办公厅公布《关于加快推动氢能产业高质量发展的若干措施》。《若干措施》共18条措施,覆盖氢能产业各环节,其中,对加氢站建设及运营、核心技术攻关、关键零部件研发、规模化应用、产业集群发展、项目落地、首台套应用、车辆运营、多元化示范应用等方面提出了明确的补贴标准,并对氢气供应、交通绿色替代、通行环境、碳减排激励、人才引领等方面提供支持和指引。(上证报)
电解槽占比电解水制氢设备成本50%以上。
根据合作备忘录,三方将共同举办氢能交流、研讨,相互共享在氢能产业领域的优秀事例并探讨合作方案;围绕氢气制取、流通、利用等全生命周期,共同挖掘氢能产业示范实证项目;实施提升氢能技术竞争力的产学研联合研发课题等。三方将建立工作联席机制,定期开展工作对接,共同推动实质性合作成果落地。同时,蔚山市也计划将规划中的多种氢能移动出行方式在广州市落地。(界面)
中自科技公告,公司于近日收到成都新研氢能源科技有限公司三款燃料电池发动机的开发定点通知,公司将成为新研氢能三款燃料电池发动机的催化剂定点开发供应商。预计该项目对本年度经营业绩不会产生重大影响,此次开发定点涉及的产品量产后,公司将根据该客户实际订单交付情况进行产品收入确认,预计项目生命周期内对公司经营业绩产生积极影响。
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