衣宝廉院士:迎接电解水制氢储能高潮

北京7月24日电 24日，氢能发展战略研讨会在中国石化集团公司（下称“中国石化”）举办。中国工程院院士，中科院大连化物所研究员衣宝廉在视频连线中做了以“迎接电解水制氢储能高潮”为主题的报告。

在能源转型中，氢能的利用可以实现大规模、高效可再生能源的消纳；在不同行业和地区间进行能量再分配；充当能源缓冲载体提高能源系统韧性；降低交通运输过程中的碳排放；降低工业用能领域的碳排放；代替焦炭用于冶金工业降低碳排放，降低建筑采暖的碳排放。

衣宝廉介绍，氢的制备技术路线方面，目前主要是要用绿氢，即电解水制氢和副产氢。可再生能源电解水制氢可以解决可再生能源的波动性，特别是季节性的波动性，解决弃水、弃光、弃风的问题。可以替代石油用于汽车，可以替代天然气用于燃气轮机发电，也可以替代焦炭用于冶金工业。

我国工业副产氢大概有近千万吨，每吨液氨弛放气约为150-250标方，氢含量60%左右，每吨甲醇弛放气量约780标方，氢气含量70%左右，每吨氯碱弛放气副产氢200-300方。

中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟（简称中国氢能联盟）在2018年正式成立。中国氢能联盟发布的白皮书预计：到2050年，氢能在中国能源体系中占比约为10%，氢气需求量接近6000万吨，年经济产值将达到12万亿元，全国的加氢站达到一万座以上，交通运输、工业领域将实现氢能的普及应用，燃料电池车达到520万辆/年，固定式发电装置每年2万台套，燃料电池系统产能550台套/年。6000万吨氢利用，可减排约7亿吨二氧化碳。

衣宝廉介绍，目前有三类电解水制氢技术，比较成功的是碱水电解，以及质量交换膜的纯水电解，高温蒸汽电解正在研发。

固体氧化物水电解电耗最低，PEM纯水电解制氢正在进行兆瓦级工业性实验，可再生能源的功率变化适应性比较强，所以是现在各国未来的一个主力，目前的主力是电解水与碱水电解，但是对可再生能源变化的适应性比较低。

碱性水电解工业比较成熟，我国有三家电解槽供应商，在武汉和苏州还有天津；固体氧化物水电解正在研发，主要的特点是效率比较高，但是目前还处在起步阶段；质子交换膜电解水制氢，是中科院大连化物所和燃料电池所一起研究的主攻方向，其电解反应和碱水电解基本上相同。

PEM纯水电解制氢，内阻比较小，产生的气体比较纯，可以达到99.999%，SPE电解水对输入功率变化响应比较快，适用于智能电网，可在更宽的部分负荷范围工作，安全性比较高；腐蚀性比较低，性能比较稳定，现在已经有5万小时的运行数据，寿命可以达到8-10年，但仍存在不少难点。

如何解决氢长距离输送？衣宝廉提出，我国东北、西北和西南可再生能源比较丰富，东北和西北风能、太阳能比较丰富，西南水能非常丰富，所可以利用西南、西北、东北丰富的水电与风电、太阳能来电解水制氢，把氢输送天然气管网，利用天然气管网把氢和天然气一起运到全国各地。在用氢的地方，可以用天然气重整来做氢，把氢进行净化以后再用。用天然气做氢，好处是二氧化碳不用分类、储存和掩埋，这样做出来每公斤氢成本，预计小于40元钱，可以和燃油进行竞争。他建议国家尽快攻克用天然气管网输送氢气的问题。