近日，由中国石化主办的氢能应用现代产业链建设推进会暨高质量发展论坛在北京举办。中国科学院院士、中国石化副总工程师谢在库在主题演讲中表示，氢能助推工业企业减碳，对我国实现“双碳”目标至关重要，目前，氢能工业应用大有可为，要大力发展氢能、氢能产业及氢能经济。
从能源结构变革趋势来看，双碳目标下可再生能源比重将会越来越高。谢在库表示，能源结构决定了二氧化碳排放情况。“在双碳目标下，能源化工的重要发展方向包括分子炼油、绿色化工、高端材料、节能工艺、循环化工、二氧化碳技术、可再生能源、氢基工业、人工智能等。其中，氢基工业与氢能是能源结构调整的关键。”氢能既是二次能源、能源载体，也是工业原料，将支撑未来经济社会的可持续发展，所以要发展氢能、氢能产业以及氢能经济。
“未来氢能经济在我国工业中的比重和份额将比现在高，它涉及了工业、交通、建筑、发电等各个行业。氢产业将从灰氢、蓝氢发展到绿氢。”谢在库表示，要推进氢能产业核心技术创新，特别是绿氢的核心技术创新。
制氢：可再生能源制氢已经具有生命力
谢在库认为，在可再生能源发电中，电解水制氢在未来一段时间中所占比重是非常大的。“当前，我国可再生能源发电成本已在大幅度下降。可再生能源电解水制氢已经具有生命力。”
电解水制氢主要有三类技术路径。一是目前广泛应用的碱性电解水制氢，其特点是启停较快，已在工业上应用，还要发展系统集成和配套技术。二是质子交换膜电解水制氢，它的特点是启停快，但面临贵金属电催化剂成本高的挑战，还需进一步研究复合材料、非贵金属材料来降低成本。三是固体氧化物电解水制氢，因部分电能被热能取代，转化效率可达85%以上，期待该技术尽快突破材料的高温稳定性，在大规模电解水制氢方面发挥作用。
此外，核能制氢也是重要发展方向，包括高温气冷堆与固体氧化物电解水制氢的耦合、以及热化学循环制氢，其关键是要突破耐高温材料及相关装备。
“光催化制氢是人类能源利用方式的重要目标。”谢在库提到，除了可再生能源电解水制氢、核能制氢，还有光催化制氢、生物制氢等方法。
储氢：化学储氢已在相关场景下示范应用
在氢储能方面，谢在库从化学角度进行了分享。
“因为可再生能源有波动性，所以要在光伏和风能充足时将电能储存起来，在需要时释放储存的电力。”谢在库提到，氢储能的重点是选择合适的储氢化合物，如甲醇、氨、有机化合物等，其关键是脱氢和加氢的体系协同，目前还面临很多挑战。据他透露，中国石化团队已在这方面有多年研究积累。
谈到储氢，液态阳光是热点话题。谢在库表示，我国科学家已开展了以甲醇为载体的将太阳能转化为化学能的技术探索与示范，就是通过光伏发电、电解水制氢、氢与二氧化碳反应生成甲醇的路线。
用氢：氢基工业内涵丰富
在用氢方面，谢在库认为，氢基工业内涵很丰富。
“化学工业离不开氢。”谢在库表示，中国石化正在发展绿氢炼化，把绿氢引进炼化流程以降低二氧化碳排放。煤化工的二氧化碳排放是非常高的，但如果与绿氢耦合，就可以降低二氧化碳排放，而且，相比于合成气经甲醇制烯烃，合成气直接制烯烃将进一步节能减排。我国科研机构和企业都进行了大量探索，已经进行到中试阶段。
氢基工业也包括钢铁、冶金等流程。“钢铁工业、冶金工业一般采用高炉-转炉炼钢流程，其二氧化碳排放也是比较高的。但是，如果从碳还原变成氢冶炼，二氧化碳排放将大幅度下降，甚至没有二氧化碳排放。”
氢基工业还包括建材领域。“碳酸盐分解占了建材领域大部分的碳排放。已经有了降碳的思路，也有比较清晰的发展路径，但是技术还没有突破。将建材工业和化学工业进一步耦合，即把碳酸盐分解与可再生能源氢或甲烷等供氢分子耦合，可以降低二氧化碳排放。”
“建设电化学工厂乃至光化学工厂，是我们实现可持续发展氢基工业的重要一环。”谢在库认为，这就要研究热催化、电催化、生物催化、光催化来支撑石化、冶金、建材及其相关产业的可持续发展。“中国石化在化石能源制氢方面有很好的产业基础和技术基础，正在推进可再生、可持续的氢能核心技术发展。这是一个开放合作、大有可为的领域。”
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