氢能的主要应用领域 氢能的利用与发展前景

氢能的主要应用领域

1、在电力方面

氢能作为多功能载体，可以实现可再生能源体系的整合，不仅用于清洁发电，还能平衡电力需求和可再生能源之间的波动。在可再生能源能力不足或需求高峰时期，氢气成为清洁能源的来源，在发电中起到脱碳的作用。

2、在供暖方面

氢气可以与天然气混合使用，所以氢能是未来少数能与天然气竞争的低碳能源之一。通过与天然气混合（低百分比的氢气可以安全地混合到现有的天然气网络中），无需对原有的基础设备进行多少调整，就能提供灵活连续的热能电能，氢能源进而有望取代传统化石燃料。

3、在航空领域

航空业每年排放9亿吨以上的二氧化碳，氢能是发展低碳航空的主要途径。氢能在飞机上的应用有以下四种途径：直接在燃气轮机中燃烧，通过燃料电池用于推进或非推进能源系统，燃料电池和燃气轮机的混合动力组合，氢基合成燃料。

4、在军事领域

氢燃料电池在军事潜水艇上应用，优点一是静噪；二是可产生持续电流；三是能量转换率高，这些优势正是潜艇实现“隐身”的重要条件。目前最成功的氢电池推进武器是德国的212和214型潜艇，氢燃料电池在美军中也展开应用，并且发展趋势良好，国外的这种模式，有效地保证了其在氢燃料电池军事领域的领先地位。

5、建筑供热

在现有天然气管道中掺杂氢气，满足建筑领域供热需求，同时减少碳排放量。近中期实施中低比例掺氢，在氢气浓度（体积最高为10-20%）相对较低的情况下，无需对基础设施和终端应用进行重大改变，投资成本较低。若混合比例为5%，每年将减少约20万吨二氧化碳排放。

6、氢能冶金

目前，国内多个大型钢企在推进氢炼钢生产线改造和建设，就已有高炉富氢工艺对现有高炉进行改造，或者建设气基还原工厂，进行氢能炼钢，在为下游提供钢铁产品的同时实现碳减排。预计2060年，氢冶金粗钢产量将达4.36亿吨，其中采用富氢高炉工艺粗钢产量为2.26亿吨，气基竖炉工艺粗钢产量为2.1亿吨；生铁产量将达3.44亿吨，其中富氢高炉生铁产量为1.97亿吨，气基竖炉工艺生铁产量为1.47亿吨。

氢能的发展前景

1、氢气纯化技术方面，美国与日本立足本国能源结构和技术优势，分别聚焦小型天然气重整制氢场景与氨分解重整制氢、有机液体解析氢气场景，开展燃料电池车用氢气纯化技术研究，包括高效小型变压吸附技术、有机膜分离、无机膜分离和全属钯膜分离技术。我国的氢气来源广泛，尤其是副产气杂质种类多且含量分布宽，单一纯化技术路线难以满足实际需求。尤其在燃料电池车用氢气纯化领域，我国起步较晚，缺乏系统性研究。

2、氢储存技术方面，目前我国对储氢材料的研究比较活跃，研究内容涉及到了高压储氢、碳纳米管储氢、新型合金储氢、有机化合物储氢、碳凝胶储氢、玻璃微球储氢、氢浆储氢、层状化合物储氢等当前国际氢储存技术研发的主要方面，并在金属氢化物储氢、碳纳米管储氢、复杂化合物储氢等方面具有优势。

3、加强氢燃料电池技术和氢燃料电池汽车以及相关基础设施的研发。发展氢经济的一个重要方面是发展氢能交通运输体系和氢能基础设施建设。在氢燃料电池方面，我国可重点发展：大功率质子交换膜燃料电池技术、中低温固体氧化物燃料电池技术、基于燃料电池的系统集成技术、质子交换膜技术、电催化剂技术、先进的膜电极组件技术、无铂催化剂技术等。