光伏制氢重大技术突破
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近年来,我国已成为全世界最大的制氢国家。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》的估算,到2030年,我国对氢气的年需求量将增长至3715吨,到2060年将增至1.3亿吨,显示出巨大的增长潜力。预计到2050年,氢能产业链的年产值有望达到12万亿,光伏装机规模也将增至900吉瓦,形成万亿级市场。
在各种制氢方法中,光伏制氢非常关注,而其他方法如氯碱工业副产氢、化工原料制氢和石化资源制氢,往往不符合绿色发展的主题。唯有光伏制氢才能产生真正的“绿氢”。
除了经济和环保的优势之外,光伏制氢还可有效解决光伏电站的消纳问题,减少弃光率,使得光伏发电的利用率达到100%。
因此,光伏制氢作为一个新兴领域正迅速崭露头角,成为解决能源问题的有力工具。在这个背景下,许多光伏公司开始积极布局光伏制氢项目,包括阳光电源、亿利洁能、金开新能和晶科能源等。其中,隆基绿能更是由创始人亲自出动,与朱雀投资合作成立了氢能子公司,积极拓展光伏制氢业务。
央企也热情参加其中,中石化新疆库车绿氢示范项目的220千伏绿氢变电站已于2023年3月31日成功送电,计划在6月30日投产。
随着众多光伏公司纷纷宣布进军光伏制氢项目,他们的股价也迅速飙升。然而,尽管未来市场发展的潜力广阔,光伏制氢的大规模应用仍面临一些棘手的技术瓶颈。
该纳米复合材料在空气-水界面处展现出高效的光传输能力、易于气体分离以及抑制H2逆氧化的特点。在无需强制对流的条件下,Pt/TiO2冷冻气凝胶催化剂实现了高达163 mmol h-1 m-2的析氢速率。
通过在1平方米的面积上应用经济可行的单原子Cu/TiO2光催化剂,纳米复合材料每天能够产生79.2毫升的氢气,充分展示了其在自然光照下的出色性能。
这项纳米复合材料作为可漂浮光催化平台,在太阳能制氢领域显示出优于传统系统的潜力,并具备巨大的商业化价值。
如果该项技术能获得广阔应用,将促进大规模氢能生产。纳米复合材料的高效光传输和催化性能可以在一定程度上完成更高的氢气产量,为可持续能源供应提供了可靠的来源。这将促进能源行业向更清洁、低碳的方向转型,将极大程度的满足未来能源需求的增长,形成新的规模化能源市场。
然而,除了光伏制氢领域自身存在的技术瓶颈,氢能的运输和储存问题也一直困扰着相关领域的从业者。目前,长距离氢气运输仍主要依赖汽车运输,但这样的形式成本高、效率低,是导致终端用氢成本居高不下的根本原因之一,从而制约了产业链的发展。
与此同时,氢气作为一种极易燃的气体,储存变得极具挑战性。此外,氢气在金属晶粒周围会聚集,形成高达18.7兆帕的压力,相当于地表气压的187倍,对金属结构造成破坏和脆化,这是所谓的“氢脆”现象。
因此,关于光伏制氢能否相互促进的问题,以及能否产生1+1大于2的协同效应,产业风口能否实现落地并达到规模经济,这些仍旧没办法盖棺定论,需要一些时间来做验证。只有经过充分的实践和探索,我们才可以揭示光伏制氢在能源领域的真正潜力。
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