氫能是大規(guī)模儲(chǔ)存可再生能源的重要途徑。氫適合各種規(guī)模的儲(chǔ)能崭歧，在儲(chǔ)存過(guò)程中無(wú)能量損失隅很，可跨季度儲(chǔ)存。例如率碾，可以在風(fēng)電資源豐富的時(shí)候叔营，將剩余風(fēng)電轉(zhuǎn)化為氫儲(chǔ)存起來(lái)，等到枯風(fēng)期使用播掷，這樣可以實(shí)現(xiàn)全年的可再生能源供電审编。風(fēng)電轉(zhuǎn)變?yōu)闅浜蠛嘲啵€有另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)歧匈，就是終端利用靈活，氫既可以作為化工原料和工業(yè)氣體砰嘁，還可用于分布式發(fā)電和燃料電池汽車(chē)的氫源嚎猛，還可直接摻入天然氣管網(wǎng)作為居民燃?xì)獾取倪@個(gè)角度說(shuō)鹤梯，氫能作為二次能源拉鳄，可以成為連接化石能源和可再生能源的橋梁排貌，將熱力網(wǎng)、電力網(wǎng)和燃料供應(yīng)網(wǎng)連于一體凳福，使化石能源應(yīng)用更清潔投谅，使可再生能源應(yīng)用更高效。

制氫方法

目前则钩，比較成熟的制氫方法有堿性電解水蘑劲、水煤氣和重整制氫等方法。與此同時(shí)檀巡，新型電解水制氫方法正在研發(fā)當(dāng)中似魄，如固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)SPE)和固體氧化物電解水制氫技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)SOEC)。SPE技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)純水的電解宜恩，其功率波動(dòng)適應(yīng)范圍廣作姐，能效比堿性電解水高。但電解水制氫首先需將其他能源轉(zhuǎn)換為電能泛范，然后再制氫让虐，多了一次能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因而其總的能量轉(zhuǎn)換效率偏低罢荡。理想的方法是直接從太陽(yáng)能出發(fā)澄干，直接熱分解水制氫，或直接光分解水制氫柠傍，其總效能會(huì)更高麸俘。從生物質(zhì)出發(fā)，發(fā)展生物質(zhì)氣化制氫惧笛、微生物制氫也是比較有前途的制氫方法从媚。

直接熱分解水制氫，須達(dá)3000℃的高溫患整，溫度太高拜效，因而目前一般采用熱化學(xué)制氫，降低對(duì)溫度的要求各谚。碘硫法熱化學(xué)制氫是一種新型的制氫方法紧憾，它可以與適當(dāng)熱源耦合，制取氫氣甥鼠。例如块生，清華大學(xué)利用高溫氣冷堆的副產(chǎn)品熱能直接制氫，目前的制氫能力達(dá)到1m³/h岭笔。同樣廓蒜，這樣的熱源也可以來(lái)自聚焦的太陽(yáng)能。但是這項(xiàng)技術(shù)最大的難點(diǎn)在于反應(yīng)過(guò)程的穩(wěn)定控制，同時(shí)硫酸和碘具有強(qiáng)腐蝕性奴妈，對(duì)容器孩置、管道和閥件材料的耐蝕性要求非常高。

光催化分解水制氫是利用光對(duì)催化劑的作用窃愿，將電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶罚栏，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，水在這種電子空穴對(duì)的作用下發(fā)生電離恨递，氫氧根成為氧氣的來(lái)源茴审，氫離子得到電子，還原成氫启疙，實(shí)現(xiàn)了氫氣的制備躁绸。但電子和空穴對(duì)在遷移過(guò)程中會(huì)部分復(fù)合，同時(shí)氫和氧也會(huì)在催化劑表面部分復(fù)合臣嚣，從而降低制氫的效率净刮。我們目前的技術(shù)就是在增加光的吸收，減少電子和空穴對(duì)復(fù)合及氫氧的復(fù)合上取得進(jìn)展硅则，獲得了整體效率的提高淹父。目前，這項(xiàng)技術(shù)的光-氫轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到6%怎虫，按照美國(guó)能源部轉(zhuǎn)化率達(dá)到10%即具有工業(yè)價(jià)值的說(shuō)法暑认，這項(xiàng)技術(shù)還是很有發(fā)展前景的。

儲(chǔ)氫

氫能系統(tǒng)包含制氫大审、儲(chǔ)氫和氫能應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)蘸际，其中儲(chǔ)氫技術(shù)依然是目前整個(gè)氫能發(fā)展中的瓶頸。例如徒扶，滿(mǎn)足一個(gè)中型燃料電池轎車(chē)500公里的運(yùn)行需求粮彤，約需6公斤氫作為燃料，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下姜骡，這些氫氣的體積與車(chē)身的體積相當(dāng)蓝漏。由于體積過(guò)大，不能滿(mǎn)足應(yīng)用勃经，因此需提高氫的儲(chǔ)存密度吭匀。理想的儲(chǔ)氫方式不僅要求高儲(chǔ)氫密度，而且要求快速吸/放氫浩铺，在3~5分鐘內(nèi)完成車(chē)載充氫螺城。同時(shí)還要求使用壽命長(zhǎng)、安全性能好淡藻、價(jià)格成本低廊睹。

儲(chǔ)氫有三種方式：高壓儲(chǔ)氫砚粒、液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫缔沐。目前贤疆，70兆帕下的高壓儲(chǔ)氫技術(shù)已經(jīng)在燃料電池汽車(chē)中廣泛使用，但這只是氫能商業(yè)化進(jìn)程中的一個(gè)過(guò)渡性技術(shù)尊陪。液氫已在航天技術(shù)中成功使用枫演，它可以同時(shí)滿(mǎn)足重量和體積儲(chǔ)氫密度的要求，但問(wèn)題在于氫液化過(guò)程約耗費(fèi)氫自身攜帶能量的30%段物，同時(shí)存在液氫蒸發(fā)的安全隱患酵熙。固態(tài)儲(chǔ)氫的體積儲(chǔ)氫密度最高，約合150㎏/m³驰坊，但目前其重量?jī)?chǔ)氫密度偏低匾二、儲(chǔ)罐過(guò)重給直接上車(chē)帶來(lái)困難。目前高壓車(chē)載儲(chǔ)氫技術(shù)已能滿(mǎn)足燃料電池汽車(chē)行駛500公里的要求拳芙，但仍需降低成本察藐，提高儲(chǔ)氫密度。

我國(guó)儲(chǔ)氫技術(shù)發(fā)展

從整體來(lái)看舟扎，我國(guó)儲(chǔ)氫技術(shù)的發(fā)展還有很長(zhǎng)的路要走分飞。輕質(zhì)是車(chē)載移動(dòng)儲(chǔ)氫的前提，我國(guó)目前以鋰鎂氮?dú)浒被衔餅閮?chǔ)氫材料睹限，開(kāi)發(fā)出輕質(zhì)且高容量的儲(chǔ)氫罐譬猫，與國(guó)際同類(lèi)型儲(chǔ)氫罐相比，具有一定優(yōu)勢(shì)羡疗。作為固定式應(yīng)用染服，加氫站對(duì)儲(chǔ)氫罐重量的要求相對(duì)較低，固態(tài)儲(chǔ)氫用于此處較為適宜叨恨。從美國(guó)加氫站的情況來(lái)看很撩，采用高壓式加氫技術(shù)，壓縮機(jī)的故障率最高端辛。為此咨只，我們研制出一種新型加氫站用固態(tài)高壓混合儲(chǔ)氫罐，集靜態(tài)壓縮和高密度儲(chǔ)氫于一身希没，通過(guò)低品位熱源的作用械拉，可使其持續(xù)保持45MPa的高壓，為35MPa氫罐充氫腿伟，從而減少壓縮機(jī)的開(kāi)啟頻率鸿铐，降低壓縮機(jī)的故障率;當(dāng)室溫儲(chǔ)存時(shí)，罐內(nèi)氫壓降低從而提高了儲(chǔ)罐的安全性;此外芬过，罐內(nèi)儲(chǔ)氫密度比同等體積的高壓罐高一倍胞仅，因而可以減少加氫站的占地面積，縮短加氫站的安全距離。固態(tài)儲(chǔ)氫在燃料電池分布式發(fā)電唁映、備用電源用儲(chǔ)氫裝置紫侵、非穩(wěn)定風(fēng)/氫轉(zhuǎn)化用儲(chǔ)氫和太陽(yáng)能集熱/氫化物儲(chǔ)熱中均有一定應(yīng)用。

燃料電池是氫能應(yīng)用的一種重要方式

來(lái)自環(huán)境污染和能源緊缺的壓力蜂大，倒逼兩個(gè)轉(zhuǎn)變：一是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)由燃油動(dòng)力向氫動(dòng)力的轉(zhuǎn)變;二是供能模式由集中式向分布式供能的轉(zhuǎn)變闽铐。在這種形勢(shì)下，燃料電池技術(shù)的顯著進(jìn)步奶浦，推動(dòng)了燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和分布式電站產(chǎn)業(yè)的興起兄墅。從全球來(lái)看，燃料電池市場(chǎng)快速成長(zhǎng)澳叉，一部分市場(chǎng)來(lái)自汽車(chē)隙咸，另一部分來(lái)自分布式發(fā)電。燃料電池汽車(chē)只排放水成洗，不會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染扎瓶，目前世界各大汽車(chē)公司都在開(kāi)展燃料電池汽車(chē)的研發(fā)。除此之外泌枪，燃料電池還可以應(yīng)用在潛艇概荷、深海空間站和無(wú)人機(jī)等方面碌燕。

為燃料電池汽車(chē)配套的加氫站也在迅速發(fā)展中误证。目前，全球在運(yùn)行的加氫站有274個(gè)预旺，其中日本有92個(gè)棕凉，占據(jù)總量的1/3，在西歐浪熙、北美桃镐、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，已經(jīng)初步形成加氫站網(wǎng)絡(luò)锨蹄。

氫能研發(fā)已經(jīng)得到世界各國(guó)的重視杈鸵。我國(guó)近年來(lái)通過(guò)三個(gè)五年計(jì)劃的支持，已經(jīng)形成以大學(xué)和研究所為主的研發(fā)體系努墩，包括制氫吠冒、儲(chǔ)氫、輸氫及安全引晌、燃料電池焙恬、標(biāo)準(zhǔn)等研發(fā)。目前赌骏，我國(guó)已經(jīng)具備良好的制氫和儲(chǔ)氫工業(yè)基礎(chǔ)琢窗，煤制氫及變壓吸附純化等技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平焙蹭，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)初具雛形。

但是從整體講嫂伞，我國(guó)氫能還是處于世界第二方陣孔厉，與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有差距。我國(guó)燃料電池的關(guān)鍵材料末早、氫氣循環(huán)泵等設(shè)備還依賴(lài)進(jìn)口烟馅，燃料電池可靠性亟待提高说庭，在氫氣泄露和爆炸等安全研究方面還有很多空白然磷。

為此，對(duì)我國(guó)氫能發(fā)展提出一些建議：以應(yīng)用為導(dǎo)向刊驴，以系統(tǒng)集成為主線姿搜，盡快形成可靠的終端產(chǎn)品，再逐次解決材料和部件全部自供問(wèn)題;以企業(yè)為主導(dǎo)捆憎，以產(chǎn)品為目標(biāo)舅柜，以資本為紐帶，集中國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位躲惰，建立協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟致份，上下游密切結(jié)合，資源共享驳达，快速研發(fā);燃料電池汽車(chē)和分布式電站應(yīng)同步發(fā)展挣仅，汽車(chē)先商用車(chē)后乘用車(chē)，分布式發(fā)電與可再生能源微網(wǎng)應(yīng)密切結(jié)合缆瑟，先供偏遠(yuǎn)地區(qū)后供城市;加氫站應(yīng)首先定位于“可自我持續(xù)運(yùn)行”上胀司，在初期示范車(chē)輛不足情況下，宜建混合站嫁慌，以油養(yǎng)氫坚达，以氣養(yǎng)氫;開(kāi)展棄風(fēng)(光)制氫、天然氣管網(wǎng)摻氫輸氫技術(shù)可行性和標(biāo)準(zhǔn)預(yù)先研究爆始。