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  • 天楹风光储氢醇一体化项目落地黑龙江绥化

    黑龙江省绥化市委副书记、市长孙飚带队赴中国天楹股份有限公司考察招商,安达市政府与企业签订天楹风光储氢醇一体化项目投资协议。 孙飚在座谈时指出,绥化市正在加快构建“4106”现代产业体系,着力发展“10”个重点工业产业,新型能源是我市“10个重点工业产业”之一,以风电、光伏发电项目建设作为我市新能源产业发展的切入点,带动上游新能源材料、零部件生产以及下游储能、制氢等产业,实现融合协同发展。中国天楹拟在绥化安达投资建设的风光储氢醇一体化产业项目是市委、市政府重点关注和推进的项目之一,中国天楹与安达的合作,开局良好,未来可期。孙飚强调,要全力保障项目落地、全力优环境优服务、全力强化产业延伸。 中国天楹股份有限公司副总裁、中国天楹安达项目总指挥张建民介绍了中国天楹安达项目进展情况,风力发电、光伏发电、重力储能、装备制造、制氢制醇等项目的选址工作已基本完成,安达风光储氢醇一体化项目的环评、安评、水资源等要件编制单位已确定,力争2024年4月底项目全面开工建设。 中国天楹股份有限公司董事长严圣军表示,天楹公司将在绥化这片沃土上继续深耕环保和新能源产业,汇聚顶尖技术、人才、资本等要素资源,发挥自身在环保和新能源领域的设计、投资、建设和运营的优势强项,将天楹绥化公司打造成绥化市、黑龙江省乃至全国的标杆企业。 副市长吕英斌,市政府办、绥化经开区、市经合局及安达市政府主要负责同志分别参加考察招商活动。 安达市天楹风光储氢醇一体化(光伏部分)项目已获批,安达天楹 400MW 光伏项目投资183690.5800万元,项目位于安达市西12.5km 处,万宝镇化工园区附近。

  • 电解水制氢膜电极制备工艺汇总【SMM分析】

    膜电极作为 PEM 水电解槽的核心部件,占据电解槽成本约 20-25% 。 膜电极一般由质子交换膜、阴阳极催化剂、阴阳极多孔传输层组成。其中,质子交换膜不仅传导质子,隔离氢气和氧气,还为催化剂提供支撑,其性能的好坏直接决定水电解槽的性能和使用寿命。膜电极中析氢、析氧电催化剂的制备及性能,对整个水电解制氢反应十分重要。多孔传输层位于催化层和双极板之间,作为水的供给和生成气体的排放通路以及电子的传输通路,直接影响水电解反应的浓差极化和欧姆极化。 膜电极结构示意图 国外大企业通常对膜电极的制备工艺进行保密,只对膜电极成品进行出口,无法知晓催化剂到底是怎么涂覆到隔膜上的?目前,国内各大高校、科研院所、电解槽企业在该方面的研究也热度不减,力争解决该技术难题,为实现电解水制氢设备的国产化做准备。 一、研究现状 现有阳极(析氧)催化剂:以铱 Ir 、钌 Ru 等少数贵金属或其氧化物为主,通常电解槽 Ir 用量高于 2 mg / cm2 ,价格高。 现有阴极(析氢)催化剂:以 Pt 、 Pd 贵金属及其合金为主;处于强酸性工作环境,易发生腐蚀、团聚、流失等问题。 从主要研究主体来看,中科院广州能源所、清华大学、中科院长春应用化学所、中科院化学研究所,在膜电极制备工艺领域发表了较多高水平文章或布局了较多相关专利,而国内电解水制氢设备企业与上述科研院所开展合作研究也是目前的主流研究方式。 企业方面,鸿基创能作为质子交换膜燃料电池用膜电极的领先企业,在电解水制氢膜电极方面也已经开始多方面布局。 二、膜电极制备方法 根据催化层支撑体的不同,膜电极制备方法分为 CCM 法( catalyst coated on membrane )和 CCS 法( catalyst coated on membrane )。 目前, 95% 以上的膜电极制备工艺都是采用 CCM 法,具体是将催化剂活性组分直接涂覆在质子交换膜两侧,该法制备的催化剂利用率更高,能够大幅降低膜与催化层间的质子传递阻力;而 CCS 法是将催化剂活性组分直接涂覆在气体扩散层,实际采用较少。 无论是 CCM 法还是 CCS 法,最终的目的都是:提高催化剂利用率、提高微孔覆盖率、提高膜电极的结合力、避免膜的溶胀、减少贵金属的用量、降低电阻、实现大规模连续生产等。 接下来,主要对 CCM 法的主要制备工艺进行详细介绍。 三、 CCM 法的主要制备工艺 3.1 喷涂法 喷涂法制备膜电极工艺:通常是指将配置好的催化剂浆料置于喷涂设备(一般用喷笔或喷枪,其余空气压缩泵相连接,利用后者向喷枪提供高压)之中,利用喷枪的高压将液体催化剂浆料打散成雾状之后将其喷涂于质子交换膜上。 喷涂法是最常用的制备膜电极的方法,其优点较多,如: 1 )喷涂液量易于控制,可根据情况随时做出调整; 2 )喷涂路径灵活,可以自定义,便于控制催化层的参数,包括梯度、形状、图案等; 3 )重复性好,由于超声喷涂一般自动化程度很高,喷涂过程几乎不需要人工干预,因此可以使得喷涂得到的膜电极重复性很好。 为了进一步提高喷涂法制备的膜电极的性能,在整个喷涂法的全流程中,可以做出如下改进: 1 )对催化剂浆料中的粘结剂进行预处理;如:通过特定溶剂的溶解性与极性来调控 Nafion 构象,拓展催化剂与 Nafion 构建的三相面; 2 )对喷涂过程的工艺及设备进行改进;如:当分布喷涂无机金属化合物的溶液时,第一时间内喷溶液,第二时间内喷纯水,交替进行制备膜电极;或采用多喷头式的喷涂设备,将不同组分浆料单独分散,并经过超声雾化后同时喷涂;等等。 3 )对喷涂后处理进行改进;如:在喷涂浆料后在高压电场中进行处理去除溶剂;或将浆料喷涂到 PEM 膜上后,用激光照射催化剂层,提高膜电极性能。 3.2 转印法 转印法通常是先将催化剂涂覆于空白衬底上将其烘干,再通过热压等方法将催化剂转移到质子交换膜上形成催化层,最后剥离衬底形成膜电极。 衬底在转印法制备膜电极过程具有非常重要的作用,其应该具备以下特点: 1 )对于催化剂浆料而言属于惰性材料,不能与催化剂发生反应; 2 )能够确保在高温下不发生变化,即在热压将催化剂从衬底上转移到质子交换膜上时不能由于受热而变成对催化剂非惰性材料; 3 )衬底的亲疏水性应该避免催化剂浆料形成团聚 “ 微岛 ” ; 4 )价格应该尽可能的便宜。 基于以上特性,聚四氟乙烯 (PTFE) 和聚酰亚胺( Kapton )是转印法中常用的衬底。 对于采用转印法制备膜电极的全流程改进,主要可集中在:对转印模板的改进和对转印过程的改进,使得转印模板更加易于剥离,防止催化剂在转印过程中被污染,降低贵金属的用量,提高催化剂的利用率等。 如:将催化剂负载于转印模板时在真空吸附条件下进行,再将 PEM 膜置于两个模板中间,减少杂质混入,确保转印模板的平整度,保证转印至膜电极时环境的清洁度;或将第一、第二催化层转印与 PEM 膜复合,在 PEM 膜上复合一层保护膜,从而保护膜对质子交换膜起到支撑加强作用,防止 PEM 膜因失水收缩起皱。 喷涂法和转印法是 CCM 法中最常用的两种制备膜电极的方法,除此之外,还有以下 10 种特殊的制备方法,具体如下: 3.3 离子交换还原沉积法 华南理工大学提出,先将铂、铱金属离子沉积,再加入NaBH4还原析出,最后将膜电极重新质子化,使得催化层与膜结合牢固,制得的膜电极稳定性好。 3.4 狭缝涂布与转印结合 清华大学提出,通过狭缝挤出涂布依次构建膜电极的三层 ( 阴极催化层、膜和阳极催化层 ) 结构,降低三相电阻,避免隔膜使用。 3.5 化学还原法 Proton Energy Paino Inc 公司提出,将 Pt 前体液体悬浮液直接沉积在 PEM 膜上,再进行化学还原,能够使催化剂与膜结合力强。 3.6 提拉滚压法 国网山西电力公司提出,将膜浸入催化剂溶液中,提拉、加热滚压,形成单、双侧涂布有催化剂层的聚合物膜,从而提高膜电极与催化剂的结合强度和涂布的均匀性。 3.7 原位生长法 大连理工大学提出,直接在 PEM 膜上水热生长纳米花状金属催化剂,再进行热压等,该方法制备的膜电极贵金属用量低,催化剂与膜结合牢固。 3.8 点阵打印法 中科院化学研究所提出,通过点阵打印的方式,将 Pt/C 浆料涂覆在膜上,得到图案化线条阵列,得到有序化的催化剂涂层有助于质子、电子传递,提高催化剂利用率。 3.9 电化学沉积法 中科院化学研究所还提出,在 PEM 膜上涂覆石墨烯底膜,电化学沉积催化剂得到膜电极,再把 Nafion 和 IPA 涂覆在膜表面,使得质子交换膜与催化剂明显改善,电沉积效率高。 3.10 静电纺丝法 中科院化学所和北京佳康尔公司联合提出,通过静电纺丝法将催化剂负载在 PEM 膜上,得到蓬松多孔的催化层,该方法原料易得,可实现连续化生产。 3.11 喷涂 + 转印法 西安泰金电化学公司提出,将阴极催化剂喷涂在膜上,阳极先负载在钛板上再转印至膜另一侧,并移除基底,能够增加贵金属催化剂与载体和水的三相接触面积。 3.12 直接热压法 大连化物所提出,将催化剂、质子导体聚合物粉末直接热压到 PEM 膜上,形成三合一组件,该方法简单,得到的膜电极性能良好。 四、小结 1 、膜电极制备工艺以 CCM 法为主,其中,喷涂法和转印法为主流生产工艺; 2 、膜电极制备工艺百花齐放,除主流生产工艺外,还有 10 余种特殊制备工艺,主要用于改进催化剂与膜的结合强度、最终提高催化剂的利用率。

  • 绿色甲醇技术研究现状【SMM分析】

    绿色甲醇定义目前国际上尚无统一标准,国际可再生能源署 (IRENA) 建议按生产原料来源将甲醇分为绿色、蓝色、灰色和棕色。当原料氢气和二氧化碳来源均为可再生时,所合成的甲醇可标注为绿色甲醇。 根据全球甲醇协会研究报告,可再生氢气是指利用可再生能源制取氢气,可再生二氧化碳是指生物质来源二氧化碳或直接空气捕获二氧化碳。事实上,当下刻意强调二氧化碳来源意义不大,因为烟气等工业二氧化碳排放在短时间内不可能被阻断,烟气捕集二氧化碳和直接空气捕获二氧化碳在碳减排方面效果等同。 1.1 催化剂及合成反应塔 甲醇合成气在催化剂作用下于合成塔内生成甲醇。催化剂是合成的关键,目前可用于合成绿色甲醇的催化剂包括Cu基系催化剂、金属氧化物催化剂、贵金属催化剂等,但主要侧重于Cu基系催化剂的研究。 总的来看,催化剂的研究侧重于CO2转化率、甲醇选择性、活性等方面,国内研究尚处于试验、试制、应用的早期阶段。我国煤制甲醇工艺用催化剂基本被国外企业所垄断,CO2加氢制绿色甲醇催化剂是在现有CO加氢制甲醇催化剂的基础上发展而来,掌握相关技术的主要供应商有丹麦Topsøe、德国Lurgi、英国庄信万丰 (Johnson Matthey)(其供应的催化剂占全球市场份额达70%以上) 等。 2020年以来,国内逐渐才有类似催化剂的生产和应用,代表性研究机构或企业有中国科学院大连化物所(Cu基、ZnO/ZrO2、MoS2)、中国科学院上海高研院(Cu基)、国家能源低碳研究院 (Cu基)、西南化工设计研究院 (Cu基),但总体处于小试或中试状态。 与催化剂开发类似,CO2加氢制甲醇合成塔亦基于 CO 加氢法制甲醇而开发,合成塔经历了高压、低压、中压阶段。低压法是基于高活性的铜基系催化剂,反应温度低 (240~280℃),能在较低的压力下 (4~8MPa) 获得较高的甲醇收率,且选择性好、副反应小、甲醇质量高、原材料消耗小。此外,由于压力低,不仅动力消耗比高压法低很多,工艺设备的制造也比高压法容易,投资降低。 目前,世界上新建或扩建的甲醇装置几乎都采用低压法或中压法,其中尤以低压法最多。CO2加氢制绿色甲醇合成工艺与传统煤或天然气制甲醇类似,主要区别在于原料气来源 (用CO2代替CO) 和对催化剂性能要求有所不同,合成塔只需适当改进即可,合成塔按结构型式分为水冷和气冷两大类,如图1和图2所示。 水冷式甲醇合成塔结构图 气冷式甲醇合成塔结构图 国内外合成塔代表性设备商有:德国Lurgi、英国Davy、丹麦 Topsøe、华东理工大学、林达化工等,其中: 德国Lurgi:型式上采用“气冷+水冷”结构,塔内气流轴向流动,合成塔热利用率高 (出口温度低),副产蒸汽压力高,CO2转化率较高,副反应产物少,催化剂温区要求较宽,全球市场份额约20%。 英国 Davy:采用低压法合成,气流径向流动,副产蒸汽,床温均匀。催化剂装填量大,易于装卸,换热管配置少,但CO2单程转化率偏低,循环比偏大,全球市场份额约32%,大型甲醇项目市场份额更大 。 丹 麦Topsøe:塔内气流轴向流动,多个反应器并联,容易造成偏流,CO2单程转化率高、催化剂装填系数高,但设备投资较高,全球市场份额约8%,在我国大甲醇项目应用较少。 华东理工大学:塔内采用绝热列管等温型工艺,设计结构对催化剂、原料气、进口温度适应性强,适用于中小型项目,暂无大型装置业绩。 林达化工:具有绕管式反应塔、气冷均温式反应塔,壳侧装填催化剂,塔内换热效率高,适用于中小型项目,暂无大型装置业绩。 1.2 试点项目情况 CO2加氢制绿色甲醇技术近年陆续得到工程试点开发,规模从千吨级向万吨级乃至十万吨级迈进,但总体上仍属于商业化早期技术示范论证,代表性项目简述如下。根据前文对绿色甲醇的定义,若氢气来自电解水、CO2来自空气或烟气捕集则为绿色甲醇,代表性项目如下。 ①冰岛George Olah可再生CO2制甲醇工厂。2011年,国际碳回收公司 (CRI) 在冰岛开办的首家利用当地廉价地热能制绿色甲醇的现代商业工厂,2012 年投产,2015 年扩建。氢气来自地热发电电解水制氢 (1200 吨/年)、CO2来自地热伴生气捕集 (5600 吨/年),甲醇规模 4000吨/年。 ②兰州石化新区“液态阳光”二氧化碳加氢制甲醇中试示范工程。由中国科学院大连化物所提供技术,工艺采用10MW光伏+碱性电解水制氢+CO2来自合成氨工厂尾气捕集,催化剂采用 ZnO-ZrO2氧化物,2020 年 10 月 15 日投产,甲醇规模 1440t/a; ③中煤鄂尔多斯能源化工有限公司10万吨/年液态阳光——CO2加绿氢制甲醇技术示范项目。CO2来自氨/尿素工段的碳排放捕集、H2来自绿电电解水。甲醇规模 10 万吨/年,目前处于可研及设计阶段; ④智利CO2加氢制绿色甲醇试点项目。工艺为风力发电+电解水制氢+直接空气CO2捕集,甲醇规模为2022 年一期 720 吨/年、2024 年二期 4.4 万吨/年、2026年三期44万吨/年。 另一方面,若合成甲醇的原料CO2从烟气或工业尾气中捕集获得,氢气采用焦炉气、低碳烷烃脱氢、氯碱工业副产氢等,一定程度上也可认为是低碳甲醇,代表性项目如下: ①河南安阳CO2加氢制低碳甲醇联产LNG项目。CO2来自胺法碳捕集、H2来自焦炉气,催化剂采用铜基催化剂,2022年9月27 日投产,产能为甲醇 11 万吨/年和 LNG 7 万吨/年; ②江苏斯尔邦石化10万吨二氧化碳制绿色甲醇项目。项目将回收工业尾气中约15万吨CO2和4万吨H2,每年生产10万吨甲醇,项目于2023年10月份投产。

  • 广东省财政厅提前下达中央2024年燃料电池汽车示范应用补助资金预算

    广东省财政厅发布《关于提前下达中央2024年节能减排(新能源汽车推广应用、燃料电池汽车示范应用)补助资金预算的通知》,共计82425万元。燃料电池汽车示范应用第一年度奖励为7687万元,其中:车辆资金7404万元,广州4972万元,佛山2432万元;氢能资金283万元,广州54万元,佛山228万元,中山1万元。 以下为原文 广东省财政厅关于提前下达中央2024年节能减排(新能源汽车推广应用、燃料电池汽车示范应用)补助资金预算的通知 粤财建〔2023〕66号 有关地级以上市财政局: 根据《财政部关于提前下达2024年节能减排补助资金预算的通知》(财建〔2023〕336号),经商省发展改革委,现提前下达你市2024年节能减排(新能源汽车推广应用、燃料电池汽车示范应用)补助资金(详见附件1),用于2021年及以前年度新能源汽车推广应用补助清算、2021-2022年度新能源汽车推广应用补助资金预拨以及燃料电池汽车示范应用第一年度奖励。 上述资金收入列2024年度政府收支分类科目“1100250节能环保共同事权转移支付收入”、支出列2024年度政府收支分类科目“211节能环保支出”,项目名称为“节能减排补助资金”,项目代码为“10000015Z155110010003”。有关事项通知如下: 一、你市应将上级财政提前下达的转移支付预计数全额编入本级预算,做好2024年预计数分解下达相关工作。此项资金待2024年预算年度开始后,按程序拨付使用。 二、请你市按规定将资金拨付至有关企业(新能源汽车推广应用详见附件2,燃料电池汽车推广及氢气供应企业待省发展改革委下发),会同有关部门切实加强资金管理,严格把关,确保资金及时到位和安全有效,并接受财政部广东监管局的监督。 三、请你市严格落实全面实施预算绩效管理的要求,在预算执行过程中,对照本次下达的绩效目标(附件3)做好绩效运行监控,确保年度绩效目标如期实现,财政资金发挥预期效益。 附件:1.财政部提前下达2024年节能减排(新能源汽车推广应用、燃料电池汽车示范应用)补助资金提前下达分配情况表 2.提前下达2024年节能减排(新能源汽车推广应用、燃料电池汽车示范应用)补助资金表 3.提前下达2024年节能减排(新能源汽车推广应用、燃料电池汽车示范应用)补助资金绩效目标表

  • 大运49吨氢能重卡批量交付,搭载鲲华科技125kW氢燃料电池系统

    在河北辛集市氢能产业大会上,举行了澳森特钢氢能重卡交车仪式。河北省工信厅、财政厅、住建厅、商务厅、军民融合办公室、发改委能源局、科技厅等省直部门领导,辛集市政府领导王文强、杜军、王信凯、刘士民等出席活动。 本次交付的氢能重卡为大运牌49吨牵引车,燃料电池系统均由鲲华科技配套。搭载鲲华科技125kW燃料电池系统的这批氢能牵引车,最大牵引重量38吨,一次加氢续驶里程可达450公里,最高时速89公里。 同天,河北飞天新氢能源氢·电·油·气·服综合能源站正式投用。飞天新氢综合能源站将为这批氢能重卡提供充足的氢气补给,据澳森特钢车队队长介绍,这批氢能重卡具有动力足、噪音小、节能环保等优点,预计会按一年10万公里的强度投入运营。 氢能是一种清洁、高效、可再生的能源,在节能减碳的大背景下,受到了普遍关注与重视。辛集作为第二批全国燃料电池汽车示范应用城市群成员之一,正着力打造县域范围内氢能“制、储、运、加、用”全产业链发展的示范引领。而鲲华科技将以此次合作为契机,持续、积极助力辛集市氢能产业高质量发展。

  • 国家能源液氢技术研发创新平台启动建设!

    由航天科技集团六院101所牵头的国家能源研发创新平台——液氢技术重点实验室建设启动会在北京隆重召开。 航天科技集团科技委主任包为民院士,龙乐豪院士,集团公司科技委谭永华副主任,航天六院王万军院长、李斌副院长、朱奇副院长、王枫总经济师,北京科技创新促进中心徐琤副主任、西安交通大学黄忠德校长助理、大连理工大学毕明树教授、晖石能源公司陈曙光董事,101所王成刚所长、李亚裕党委书记,以及浙江大学、北京理工大学、武汉理工大学、中国石化、中国石油、中国华能集团、东方电气、中关村氢能与燃料电池产业联盟、中国特种设备检测研究院、航天六院相关单位的领导和专家出席启动仪式。会议由101所常务副所长、实验室副主任杨思锋主持。 今年,国家能源局发布了“十四五”第一批“赛马争先”创新平台认定名单,101所牵头,携手西安交通大学、大连理工大学、晖石能源公司共同申报的国家能源液氢技术重点实验室成功入围。研发创新平台主要围绕液氢的制取、储(贮)存、运输、加注、应用及安全等方面开展工作。本次启动会为今后推动氢能源产业的可持续发展、建立高效协调沟通交流机制奠定基础,支撑引领液氢技术进步。 战略咨询委员会主任由包为民院士担任,委员会由多名院士和行业专家共计33人组成。启动会上,4家共建单位签署合作共建协议,宣布机构设置,王万军和黄忠德为第一届组织机构人员代表颁发聘书。随后国家能源液氢技术重点实验室2023年战略咨询委员会暨学术委员会会议召开。 包为民对国家能源液氢技术研发创新平台启动建设表示热烈祝贺。他指出,航天科技集团围绕氢能产业链,积极开展技术孵化、产品化攻关、产业化示范,实现航天先进新能源技术向国民经济领域转化。他希望研发创新平台要充分发挥科技引领作用,着力发挥示范项目共建作用,积极发挥人才培育作用。 王万军对研发创新平台的启动建设表示热烈祝贺,他指出,航天六院作为中国航天液体动力的国家队,是国内航天领域制氢、储氢、运氢、供氢和用氢的主要单位。希望研发创新平台建立新型运行机制,引领关键技术发展,组建高水平技术创新团队,开启多领域应用示范。 谭永华担任实验室主任,他表示实验室将发挥技术优势和基础实力,努力开展好引领性技术攻关,推动先进液氢装备技术提升、商业化推广和产业化发展,与共建单位、产业链上下游合作伙伴实现共同发展。 西安交通大学、大连理工大学、晖石能源公司作为研发创新平台共建单位,分别介绍了自身在氢能领域的技术实力和发展规划,表示将全力支持研发创新平台建设工作。 王成刚对与会领导专家和共建单位的大力支持表示感谢。他表示,研发创新平台的建设启动标志着液氢作为我国战略能源将发挥越来越重要的作用,是对101所长期致力于我国液氢技术工程应用和科技创新的肯定和鼓舞,将与各共建单位携手,在氢液化装备研制、液氢储运关键技术与装备研发、液氢加氢站推广示范以及液氢安全利用等方面与产业链优势企业开展广泛合作。 近年来,101所围绕国家“双碳”发展目标,布局和谋划氢能项目发展,积极开展氢液化装备、液氢储运、加氢站、车载液氢供气系统及氢能装备检测等领域关键技术攻关和产业化应用,成功研制了国产2吨/天氦膨胀制冷氢液化系统,并入选国家能源局第三批能源领域首台(套)重大技术装备项目,建设了国内首座商用氢液化工厂,建成国内首座液态储氢加氢站,研制了国内首套车载液氢供气系统,建立了国内首个氢液化设备测试平台等。制定了17项液氢国家、行业标准,形成了以液氢为技术路线的系统级和零部件级产品型谱,培育和孵化了专业的产业化公司——航天氢能科技有限公司,完成国产5吨/天氢液化系统冷箱研制,持续推动液氢技术向国民经济领域转化,带动了行业技术进步。 国家能源研发创新平台代表国家水平的战略科技力量,是进一步深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略的重要途径,是能源领域创新驱动发展战略的重要支撑,是实现高水平科技自立自强的重要保障。后续,研发创新平台将在国家能源局的指导下,按照集团公司和六院的战略部署,紧密围绕加快建设新型能源体系的战略需求,在液氢领域加大研发创新力度,聚焦创新资源,推动核心技术攻关、关键装备研制和应用场景示范,形成一批重大技术装备体系和产业集群,加快科技成果转移转化,为氢能产业高质量发展贡献航天力量。

  • 江西南昌:探索光伏制氢加氢一体站等新业态新型储能应用

    江西省南昌市近日印发《南昌市制造业重点产业链现代化建设“8810”行动计划(2023-2026年)》,提出培育氢能等新兴产业链,并发布8项行动方案。 其中,《南昌市汽车及装备产业链现代化建设行动方案(2023-2026年)》提出,加快车企电动化转型。积极布局增程式、插电式、氢燃料等多种技术路线,全方位完善传统商用车转型电动化实施路径。 《南昌市新能源产业链现代化建设行动方案(2023-2026年)》提出,力争2026年,氢能、钠离子电池、其他新型储能产业化发展初具规模。 氢能(氢燃料电池)方面,加强电堆、双极板、膜材料、催化剂等燃料电池关键技术研究,开展绿氢制取、储氢产品等研发攻关。 重点依托有资质的专业化企业投资建设用户侧新型储能设施,推动分布式“光伏+储能”在工业园区、大型商场、5G基站、数据中心、公路服务区、水产养殖场等区域示范应用,鼓励国有企业先行先试,并探索综合能源、智慧能源、虚拟电厂、光伏制氢加氢一体站等新业态新型储能应用。

  • 美政府要抬高制氢补贴门槛?行业警告:拜登可能会毁了美国氢行业!

    美东时间周二,一份泄露的美国政府文件草案显示,美国财政部打算大幅抬高对美国制氢行业税收减免的门槛。 文件草案显示,美国财政部打算要求制氢作业 必须由过去三年内新建的风能、太阳能或其他清洁能源项目提供动力 ,否则将不予提供税收减免。此外 从2028年起 ,原本按年核查电解氢设施供电的来源将开始 改为按小时核查供电来源 。 在这一文件引发美国制氢行业怨声载道,美股多家氢相关企业股票跳水。美国清洁能源协会甚至警告称, 这些要求可能将美国氢行业扼杀在摇篮之中。 那么,美国制氢行业的怒火究竟从何而来呢? 如何解读美国制氢补贴的争议? 要读懂美国政府的补贴限制,我们需要先了解美国制氢补贴所面临的主要争议。 去年,美国通过了《降低通胀法案》(IRA),其中包括全球首个清洁氢税收补贴政策。该法案承诺,只要达到预先设定的排放阈值,企业生产每千克清洁氢最高可获得3美元补贴,为期10年。 这一税收补贴规定乍听起来非常美好:按照美国政府的鼓吹,这一补贴能够大大降低在美国许多地区生产清洁“绿氢”的成本,使其立即具备可与化石燃料制氢(即“灰氢”)竞争的实力。 然而,争议的焦点就在于,在制氢过程中 “多绿才算绿” ? 理论上来说,采用风电、水电、太阳能、核电等可再生能源电解制成的氢气被认定为“绿氢”。 但在实际情况中,氢气生产商在通过电解生产氢气时,需要使用来自电网的电力,而 电网上的电力来自许多来源, 有些是清洁的(比如太阳能发电厂),有些是非清洁能源的(比如燃煤发电厂)。这些电力在电网上混合在一起,究竟还算不算清洁呢? 因此,美国政府、制氢行业和环保人士的矛盾点就集中在了“如何定性电网是否清洁”。 三个争议性规则 对于制氢补贴条件,环保人士显然希望采取更为严格的标准。他们提出,为了保证制氢电网的清洁性,需要遵守三个具有争议性的规定: 额外性、地理相关性和按小时匹配 。 额外性:为了制造氢气而向电网添加额外的清洁能源项目,意味着 必须新建清洁电力项目 ; 区域相关性:添加到电网的清洁电力 必须能够从清洁能源设施物理传输到电解设施 ,意味着它具备区域可交付性。 按小时核查: 生产商必须每小时证明其电解槽使用的电力来自新的可再生能源项目 。目前生产商只需每年证明其电力来源清洁,但这就可能导致当该区域内没有额外的清洁能源可用时,电解设施可能会由化石燃料提供动力。 而制氢行业人士则希望能对“电网清洁性”有更宽松的定义,从而推动行业发展。 不少制氢行业人士还抱怨称,其他绿色科技行业(比如电动汽车)在从电网获取电力方面就没有受到类似的限制,这种“不公平”的待遇实际上将使氢行业处于巨大的劣势。 美国政府选择了更严格的一边 而目前,美国财政部泄露出的这份文件草案显示,美国政府显然站在了偏向于环保人士的那一边: 不仅要求制氢作业所用的清洁能源是来自最近三年内新建的项目,而且要求制氢商所用的电网从2028年起按小时核查可再生能源的来源。 美国政府的规定甚至比欧盟的更加严格:欧盟此前公布的要求是在2030年1月1日之前,氢气生产商能够按月将他们的氢气生产与可再生能源相关联度进行核查,此后只接受每小时关联核查。 美国财政部的这一文件刚被泄露,立刻引起了美国制氢行业的警告,称 这些要求可能会将这个新兴行业扼杀在摇篮中。 美国清洁能源协会的首席执行官Jason Grumet在周一的声明中说: “如果这是真的,拜登政府提出的实施这些规定的战略将使这个新行业无法起步…令人惊讶和失望的是,政府会提出如此僵化的做法,这与过去几十年来我们对新技术部署的认知不一致。” 周二,美国普拉格能源(PLUG.US)收盘下跌11.6%,燃料电池能源公司(FCEL.US)收盘下跌7.9%。 而环保人士显然会对政府的选择表示欢迎。他们强调,政府有必要制定严格的规定,否则可能会进一步推动对化石燃料电力的需求。 “如果没有强有力的规定,氢项目将增加碳排放,”美国自然资源保护委员会政策主管雷切尔·法克里(Rachel Fakhry)表示,“这个弄错了就意味着在我们的气候目标上倒退,并为此付出代价。”

  • 氢、氨、甲醇技术对比【SMM分析】

      氢、氨、甲醇 3 种技术均兼具工业生产和能源利用双重功能属性。氢能的利用可以实现完全零碳,从理论上看是最为理想的绿色燃料和一些行业绿色升级的原料。然而,若要实现氢能产业的大规模应用,面临的挑战主要是低成本高效能的燃料电池技术和安全高效的氢气储运技术。    首先,因氢气体积能量密度较低,需 35 ~ 70 兆帕的高压储运,导致氢气的储运成本高;其次,根据我国 2019 年发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预计, 2050 年我国将建成 1 万座加氢站,按每座加氢站 1500 万~ 3000 万元的建设成本估算,需投入高达 1500 亿~ 3000 亿元,基建成本高;再者, 2019 年在挪威、韩国等国家 20 天内连续发生的三起因氢气储罐泄露引起的爆炸事故,暴露了氢气易燃易爆、本质安全性弱的缺点。因此,要突破氢能产业发展的瓶颈,亟需结合中国能源及产业结构特点,发展成熟、安全、高效的特色储运氢的路线及其配套产业链。    在此背景之下,氨、甲醇均兼具原料和燃料双重属性,两者可通过氢气原料制备而成,也可通过催化裂解重整技术获得高纯度氢气,为突破氢能储运和利用瓶颈提供了有效可行的解决途径。 三种技术作为燃料物质的性能对比    下表为几种常见燃料物质的主要性能参数。可以看出,氢气的密度要远小于其他几种物质,即使考虑液化过程,氢的压缩和储运效率也要远远低于其他几种物质。更为重要的是,氢的液化温度极低,一般需达到零下 252.5 摄氏度,甚至接近绝对零度(零下 273 摄氏度),其液化极为困难。相比之下,氨气仅在零下 33.4 摄氏度就可以被液化,而甲醇在常温下为液态,不需要额外液化处理即可储运。因此,与氢相比,氨气和甲醇可以更便捷、高效地进行储运。    作为燃料时,氢气具有远超其他燃料的质量比热值( 143 每千克兆焦),但由于氢气的密度实在过低,其单位体积的热值并不占优势。而宽泛的爆炸极限也会导致氢气利用时存在较大的安全隐患。上述问题造成将氢气用于交通、分布式发电等领域时,存在能量储存密度问题。    不过氨和甲醇作为燃料也存在各自的问题。氨的爆炸极限范围窄,因此安全性更好。但氨燃点温度高达 651.1 摄氏度,更为重要的是氨的点火能量高达 680 兆焦且燃烧缓慢,导致氨在燃烧时非常容易发生断燃现象,造成纯氨的燃烧利用非常困难,相关利用暂时处于研究和示范阶段。    相比之下,甲醇在燃点和点火能量方面更具优势,能够维持稳定燃烧,但甲醇中氧含量较高,导致单位热值较低,因此利用时需消耗更多的燃料。目前甲醇主要用于小型航模、遥控车等方面的动力来源,在大型燃烧、动力设备上应用有限。相比于氨,甲醇的直接燃烧技术开发利用在当前技术水平下更加容易实现。 三种技术作为非燃料物质的性能对比    作为广泛应用的工业原料,氨和甲醇分别具有各自的应用方向:氨的应用主要为农药(氮肥)、硝酸合成、纯碱生产,也可应用于制药、塑料、染料生产,工业制冷等;甲醇的应用主要为甲醛、树脂、塑料、醚类化合物、防冻液等。由此可以看出,氨和甲醇分别有各自的应用范围,二者交集和差异主要体现在促进氢能储运方面。    作为氢能的载体,无论是合成还是分解制氢,氨的反应条件都要比甲醇要求更高(反应温度、压强等),因此能耗也更高。氨的最大优点有 2 个:一是效率高,通过氨气实现氢能的总转化效率可以高达 90% 以上;二是要求低,只需要解决绿氢来源即可实现绿氨的合成和氢储运。相比之下,甲醇虽然合成温度、压强更低,但除了绿氢来源问题,还需要解决二氧化碳的来源问题。而利用甲醇催化重整制氢同样会造成碳排放,因此二氧化碳捕集技术对于甲醇合成极为重要。    目前,绿色甲醇示范项目多是分别采用绿氢或二氧化碳捕集开展甲醇合成生产。在无二氧化碳排放的要求下,相比于甲醇,利用氨促进氢的储运和应用是当前技术条件下更加容易实现、效率更高的方式。 三种技术的未来发展    氢能可以适应长时间、远距离的储存运输,实现能源的跨地域转移,解决我国能源资源分布不均的问题;通过电解水制氢,可以将丰富的可再生能源资源转化为工业、交通等领域需要的燃料或原料,打破行业壁垒,实现能源的跨领域转移。在未来能源系统中,氢能的关键作用首先体现在提高系统灵活性方面,即通过 “ 电 - 氢 ” 转换制备绿氢,解决可再生能源的消纳问题,其次是将绿氢应用于工业、建筑、交通等部门,替代传统化石原料或燃料,解决行业脱碳问题。    绿氢主要来源集中在可再生资源丰富的 “ 三北 ” 及西南地区,而经济发达的东南地区是重要的用氢需求地。要发挥氢能在未来能源体系中的关键作用,首先要解决其从资源中心到负荷中心的大规模输送问题。而现在技术成熟的高压气态输氢技术在 200 公里以上的长距离运氢不具备经济性上的优势,管道输氢和液态储运技术又暂未能达到大规模使用要求。因此利用氢气合成氨、甲醇等可以通过化学反应储氢的化工产品是促进氢能储运、应用和降碳的重要手段。    氨和甲醇都是已经得到广泛应用的重要工业、化工产品和原材料,在 “ 双碳 ” 目标背景下,有储运便利、产业成熟、利用范围广等优点。氨和甲醇燃料有望作为新型绿色燃料和原材料,促进氢能的储存和利用,并在交通运输、电力供应等领域具有节能、减碳潜力。    但应注意的是,氨和甲醇的理化性质存在较大差异,用作燃料时的性能也不尽相同。因此二者在促进氢能利用和降低碳排放的效果方面也存在一定差异。二者面临的技术难点和主要发展方向如下表所示。    相比之下,绿氨的生产仅需以绿氢替代灰氢即可实现,而绿色甲醇的生产及制氢还需要结合碳捕集技术。因此绿氨生产更为直接,且更容易实现绿氢的高效储运而不涉及碳排放。不过氨具有较大毒性且燃烧速率较为缓慢,因此在利用氨作为能源时要注意安全问题,并重点关注氨的持续稳定燃烧技术。而将氨作为氢能储运载体时,要重点开发能耗更低的氨裂解制氢催化剂,提高氢气储运效率。    在甲醇利用时应注意,甲醇对橡胶和部分金属具有腐蚀作用,因此在利用甲醇时要针对性开发耐甲醇腐蚀的材料技术,并对现有的设备材料进行升级改造。与氨技术相比,甲醇在利用时依然容易有碳排放产生,因此需要结合二氧化碳的捕集、利用技术,开发零碳甚至负碳的 “ 甲醇 + 二氧化碳技术 ” 联用,如将甲醇用于树脂、塑料等生产后达到 “ 固碳 ” 作用,实现全过程的负碳排放。在促进氢能储运方面,虽然甲醇制氢目前的转化效率略低于氨,但甲醇的生产和重整制氢工艺条件比氨要求低(温度、压力等参数),因此单位能耗和总能源利用效率有望达到更佳水平。    因此,氨和甲醇在促进氢能储运方面各有利弊,二者利用自身性质推动行业实现脱碳各具优势。在 “ 双碳 ” 工作实施过程当中应统筹考虑,使其起到相辅相成的作用。

  • 甲醇燃料电池浅析【SMM分析】

    直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell),它属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类,系直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料供给来源,而不需通过重组器重组甲醇、天然气及汽油等再取出氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池(PEMFC) ,直接甲醇燃料电池 (DMFC) 低温生电、燃料成分危险性低与电池结构简单等特性使直接甲 醇燃料电池 (DMFC)可能成为可携式电子产品应用的主流。 直接甲醇燃料电池(DMFC)   直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳,质子和电子,如同标准的质子交换膜燃料电池一样,质子透过质子交换膜在阴极与氧反应,电子通过外电路到达阴极,并做功。   这种电池的期望工作温度为120℃以下,比标准的质子交换膜燃料电池略高,其效率大约是40%左右。   直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢,如同标准的质子交换膜燃料电池一样,氢然后再与氧反应。   这种电池的期望工作温度为120℃,比标准的质子交换膜燃料电池略高,其效率大约是40%左右。其缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂。不过,这种增加的成本可以因方便地使用液体燃料和无需进行重整便能工作而相形见绌。直接甲醇燃料电池使用的技术仍处于其发展的早期,但已成功地显示出可以用作移动电话和膝上型电脑的电源,将来还具有为指定的终端用户使用的潜力。   氢燃料电池应用降本需求迫切,结合了甲醇低成本即时制氢与燃料电池基因的甲醇燃料电池引发关注,并吸引了国内外企业展开布局。 中国燃料电池汽车用氢市场存在多个痛点: 痛点一:昂贵的高压氢气的价格   氢能源发展,市场目前不仅由于受限于加氢站基础设施建设 ,而且最为关键的还是受限于昂贵的高压氢气价格。高压燃料电池用的氢气,氢气成本占用氢成本70%以上,氢气的运输成本占总氢气成本的60%以上。 痛点二:受制于人的高压储氢零部件   燃料电池系统零部件正在国产化,技术壁垒为阶梯式,性能差也能将就使用,3年内大部分零配件即可国产化;高压储氢系统包括70MPa储氢瓶,高压加氢枪、高压减压阀、高压传感器等核心部件全部进口,技术壁垒呈悬崖式,并非是将就即可应用,国内10年之内无法国产化; 痛点三:极难分离的高纯度氢气     中国美其名曰副产氢存量大,可是真正能够满足加氢站标准、供燃料电池汽车使用的氢气少之又少,主要是因为这些副产氢成分复杂,分离提纯难度大,耗能高,高纯氢提纯技术不成熟等。而燃料电池汽车使用的氢气对纯度又有极高的要求,因此造成了加氢站无氢可用,只能寻找电解水、天然气重整、甲醇重整等方式制氢提供氢气。 甲醇氢能燃料电池技术应用优势 1 、甲醇燃料电池汽车“油耗”低   甲醇燃料电池汽车8kg甲醇可以制得1kgH2,普通乘用车可以行驶100km。计算结果:甲醇燃料电池汽车费用每公里0.2元,和纯电动汽车持平(电价:1元/kwh);高压氢燃料电池汽车每公里费用0.7元(H2以70元/kg计),高于汽油的0.5元。 2 、甲醇燃料电池汽车最节能环保   就目前我国能源结构看(2017 年电源结构),纯电动汽车CO2排放强度为175 gCO2/km,低于汽油内燃机汽车;若直接将电网电力制氢用于燃料电池汽车,其全生命周期排放强度高达466 gCO2/km;若采用车载重整制氢方式,其 CO2排 放 仅 为160 gCO2/km,是各类技术路线中最低水平。 3 、甲醇制氢的优势   基于甲醇制氢技术的特点,可车载制氢,也可加氢站内制氢,现制现用,无需H2的大量运输和储存,也可在化工园 区集中制氢,再通过短距离运输(<100km)至加氢站,多种方式都具有切实的可行性。 4 、储氢能量密度优势   甲醇自身的质量储氢密度为12.5%,甲醇水蒸气重整制氢技术,即以CH3OH和H2O作为原料,在催化剂的作用下转化为H2 和CO2。该过程不仅将CH3OH中的氢全部转化为H2,同时将 H2O中的氢也转化为H2,按此技术路线,甲醇储氢质量分数达到 18.75%。然而,目前全球最好的储氢罐70MPa炭纤维储氢罐的储氢质量分数仅为5.3%。 5 、甲醇原材料优势   中国甲醇产销量全球第一,2018年中国甲醇有效产能8302吨/年,另外,随着CO2合成甲醇技术的突破, 甲醇制氢进一步发展成为绿氢储存载体,利用太阳能、风能等可再生能源制氢,CO2+H2制甲醇,中和CO2排放,实现“碳中和”伟大目标。 此外,甲醇是液体,储运方便,运输和储存技术的技术非常成熟,可利用现有的石油加注体系。 甲醇氢能燃料电池系统创新技术 1. 高空速制氢催化剂   催化甲醇转化率高于99%,体处理空速是现有的催化剂的3倍以上,通过采用高空速制氢催化剂甲醇水蒸气重整制氢,实现移动高效制氢。 2. 微反应器制氢系统   微化学反应技术,转化效率高,热传导性能好,制造的制氢系统反应器是传统反应器体积的1/5倍以内,同时能量转换效率提高20%以上。 3. 多维高效能源管理体系   热量自主回收利用,热电联供一体集成,燃料电池放热、燃料电池冷却、甲醇反应吸热、液体流体、气体流体、热量能量、电力能耗多维度管理,放热吸热平衡,实现高效的“热电联供”能源管理上。  4. 高度一体化集成   实现制氢与发电一体化智能控制,甲醇制氢和燃料电池一体化集成,用氢不见氢,实现燃料电池安全发电; 甲醇制氢燃料电池核心技术 1 .甲醇水蒸气重整制氢催化剂的制备技术; 2 .氢气纯化金属膜提纯技术; 3 .甲醇制氢反应器设计技术; 4 .燃料电池核心部件技术; 5 .池系统集成设计(软件开发)技术。 甲醇氢能燃料电池应用市场 甲醇重整燃料电池系统,一种全新的发电技术,以甲醇为原料,通过电化学的方式实现发电,能量转换效率高。产品可作为发电机,为电信基站、数据中心、别墅小区等地方提供电力,也可作为电池,为电动汽车、电动轮船、电动飞机等提供动力。   甲醇能源已迎来了很好的发展机遇。甲醇现阶段可以作为能源、燃料、化工等行业的标准化原料,在长期发展进程中,甲醇还将对可再生能源具有极高的兼容性,同一套甲醇储运基础设施,可同时满足近期及中长期需求。液态形式有能量密度高、可大规模运输、易实现低成本跨海输送等优点,转化成液体,是其他可再生能源将来的一个发展方向。

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