綠氫作為能源，最早的應用可以追溯到19世紀末的一個村莊。丹麥科學家保羅·拉·庫爾在他任教的阿斯科烏，用風機産生的電力電解水，位于風力渦輪機大樓下面的電解地下室，一共裝有10個電解槽。在有風的日子裡，每小時生産多達1000升（1m³）氫氣。

百年以後，面對“環境危機”和“能源轉型”，氫的制、儲、運、用技術成為21世紀最受矚目的焦點。

|01 制取綠氫需要哪些資源？

電解水制氫，生産原料主要是“綠電”和“純水”。

“綠電”就是風、光等可再生能源生産的清潔電力，制取1kg氫氣，約需消耗56度電。

純水也稱為“原料水”，用來制氫需要符合國内相關的水質要求，即GB/T 37562—2019《壓力型水電解制氫系統技術條件》中的規定——電導率≤1mS/m(堿性電解水制氫系統）。

根據反應式，理論上制取1kg氫氣需要9kg的水，但考慮到制取純水的消耗和其他消耗，實際上制取1kg氫氣需要15-18kg的水。

設備方面，主要是光伏組件和制氫設備，以及設備安裝場地。

表一：制取1kg綠氫需要的資源（僅參考）

|02 儲氫的主要方式有哪些？

氫是宇宙中最簡單也是最輕的元素，通常情況下，用高壓氣态儲罐/地下空間來儲存，但它會占據大量空間。

如高壓氣态儲氫，常見的高壓儲氫瓶有35MPa和70MPa兩種規格，分别對應25g/L和41g/L的氫氣密度，儲氣量小。

壓縮成液氫，常溫常壓下對應的液氫密度約是70kg/m³，但技術難度較大，主要應用在航天領域。

此外，還有固态儲氫和有機液态儲氫方式，現階段很難實現大規模應用。

被市場看好的還有化合物儲氫，即将氫與其他元素結合，制造出更容易儲存和運輸的化合物，如合成氨。

表二：不同燃料能量密度數據（僅參考）

|03 我們能用綠氫來做什麼？

氫的熱值高達142MJ/kg，是煤炭、汽油等化石燃料的3-4倍，它可以通過氫内燃機和氫燃氣輪機直接燃燒提供動力和電力，還能夠通過氫燃料電池發生電化學反應實現供熱供電。

當氫作為動力采用燃料電池的方式來利用時，以燃料電池系統效率為50%，汽油機位28%，柴油機為38%，锂電池系統效率為90%來計算：1kg氫氣用于燃料電池車輛時，相當于6.9L汽油、45L柴油或者18.6k電量的锂電池。

最重要的是，綠氫燃燒産物隻有水，不産生碳排放。

可以用綠氫取代一部分灰氫、藍氫，甚至煤油氣的使用，對鋼鐵、住宅、水泥、工業、汽車、商業、石油化工、輕卡和公交車、航運鐵路等行業降低碳排放量有重要意義。

表三：我們能用1kg綠氫做什麼？（僅參考）

|寫在最後

電力需求具有明顯的季節性特點，在寒冷的冬天或者炎熱的夏天，電網勢必将承受比春秋季節更大的壓力。

如果将氫和電結合在一起，可以平息可再生能源發電的間歇性波動，同時也可以作為能源的季節性儲備，形成一個強大的耦合能源網絡。

同時，氫的應用場景非常廣泛，它可以靈活交易，有觀點認為氫将是未來能源界的“新石油”。

在此，引用1874年的小說《神秘島》裡儒勒·凡爾納關于氫能的設想：“總有一天，水可以被電解為氫和氧，并用作燃料，而構成水的氫和氧……将會成為供暖和照明的無限能源。”

氫能，驅動未來。

作者：仲新源

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