氢能专栏_中国煤炭行业知识服务平台

氢能专栏

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2022年3月23日，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》。《规划》对我国氢能发展做出了顶层设计和积极部署，首次明确氢能是未来国家能源体系的组成部分，要充分发挥氢能对碳达峰、碳中和目标的支撑作用。《规划》也提出，我国氢能产业仍处于起步阶段，在关键核心技术、产业基础、管理规范等方面仍有完善空间。专题整理了2021年至今高被引氢能相关研究成果。

行业视野: 碳中和
类别; 35个
关键词; 32位
专家; 7篇
论文; 2087IP
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碳中和目标下制氢关键技术进展及发展前景综述

作者(Author)：李建林, 李光辉 , 马速良 , 王含

摘要：本文围绕制氢关键技术的研究进展进行综述，分析了氢能发展的背景，整理并解读了当前我国与氢能相关的政策，并调研了几项国内典型制氢项目。对氢能产业链中制氢环节应用现状及关键技术原理进行了梳理和对比，包括煤制氢、醇类制氢及电解水制氢技术的原理、电解槽结构及数学模型，并分析了由“灰氢”到“绿氢”转化的重要意义，为我国“绿氢” 制取关键技术的发展提供借鉴和参考。

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碳中和目标下氢能源在我国运输业中的发展路径

作者(Author)：毛保华, 卢霞, 黄俊生, 何天健, 陈海波

摘要：氢能是未来能源系统清洁转型的重要二次能源。本文首先调研分析了美国、欧盟、日本既有的氢能研发总体战略及其实施情况；结合氢能源的优势和未来全球碳减排的任务，分析了氢能关键技术研发、产业化发展、交通运输行业推广应用情况；从技术角度比较了美国、欧盟、日本的氢能技术推广策略，指出我国氢能研发技术的国际差距。结合实际统计数据，分析了我国铁路、公路、水运和民航等运输方式的碳排放水平。在氢能既有特性参数基础上，测算了氢能在道路、铁路等不同领域应用的碳减排效果。结果发现：氢能替代公路货运10%，可减碳7000万t；1000万t 氢用于替代道路货运可获得近1亿t的碳减排量。本文研究提出了氢能研发与应用策略，建立可再生能源与氢能综合互补调节机制，如近期利用西部地区可再生发电的弃电降低电解水制氢成本，利用灰氢替代燃油，中远期推广扩大氢燃料电池市场等。本文还研究了交通运输业适合氢能发展的重点领域，分析表明：2060年氢能在道路交通中的应用如能达到4000万t，可望实现交通运输业减碳约4亿t。本文结合我国国情提出了碳中和目标下将氢能技术与产品推广到大功率、长距离以及冬季低温地区客货运输领域，与既有电动汽车发展战略一道打造绿色交通体系的对策与建议。

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氢燃料电池技术发展现状及未来展望

作者(Author)：刘应都 , 郭红霞 , 欧阳晓平

摘要：氢燃料电池是实现氢能转换为电能利用的关键载体，在碳中和、碳达峰目标提出后，获得了基础研究与产业应用层面新的高度关注。本文围绕氢燃料电池技术体系，较为全面地分析了质子交换膜、电催化剂、气体扩散层等膜电极组件，双极板，系统部件，控制策略等方面的研究进展与发展态势；结合我国氢燃料电池技术领域国产化率、系统寿命、功率密度、制造成本等方面的发展现状分析，论证提出了面向 2035 年我国氢燃料电池技术系统发展方向。研究认为，为加速氢能及氢燃料电池技术应用，应加强制氢技术攻关，降低氢气燃料使用成本；加快关键材料和核心组件的技术攻关和转化应用；制定产业规划并增加投入，构建完备的政策支撑体系。

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能源互联网推动下的氢能发展

作者(Author)：曹军文, 郑云, 张文强, 于波

摘要：随着当前以化石燃料为主的能源体系资源消耗和环境污染问题日益严重,能源结构转型已经成为世界能源体系发展的重要趋势。能源互联网是以信息传递为基础,以可再生能源和核能为主要一次能源供体,以电能为核心,以储能技术为媒介的新型能源体系,具有智能化、清洁化、操作灵活化等优点,是未来能源结构发展的理想形式。氢能具有热值高、无污染、可再生、长周期储存和远距离运输等优点,能够实现"可再生能源-电能-氢能"的多样化转换,可作为能量储存、传递和转换媒介在能源互联网构建中发挥重要作用。该文从能源互联网的概念出发,阐述了氢能在能源互联网中的重要地位,并结合清华大学核能与新能源技术研究院（简称核研院）在核能制氢方面的研究成果,综述了氢能和氢储能技术在能源互联网体系下的关键技术的发展现状,并对氢储能技术的未来发展做出展望。

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高压氢气泄漏相关安全问题研究与进展

作者(Author)：沈晓波, 章雪凝, 刘海峰

摘要：氢能作为新能源领域的"明日之星",已经逐步在全球范围内发展与推广。然而,安全性依然是氢能全生命周期的关键瓶颈问题,高压又是其中最为突出的风险要素,容易引发氢气泄漏、扩散,甚至燃烧、爆炸等重大安全事故。基于此,重点总结了高压氢气泄漏扩散、泄漏自燃、喷射火和气云爆炸等典型事故演化过程及内在机理的研究现状并归纳了当前的不足之处,提出了未来发展方向,对氢能安全科学研究及事故防控具有指导意义。

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风电耦合制氢技术进展与发展前景

作者(Author)：曹蕃, 郭婷婷, 陈坤洋, 金绪良, 张丽, 杨钧晗, 殷爱鸣

摘要：大规模开发利用风电等可再生能源已成为世界各国清洁低碳能源转型的共识,但因其存在随机波动性和间歇性强的缺点,在风电渗透率高的地区或孤网系统中的应用受到限制。风电耦合制氢技术可发挥氢能长周期大规模储能和多元化产品输出的优势,在未来风电开发利用过程中发挥重要作用。文中综述近二十年来风电耦合制氢技术的发展现状,对并网型和离网型风电耦合制氢技术的应用效果和经济性进行评价,并针对技术应用中存在的瓶颈问题,从系统优化设计、运行策略制定以及全寿命周期技术经济性评价等方面给出进一步发展方向建议。最后,根据我国资源禀赋和区域特点等提出适合我国不同地区风电耦合制氢技术的发展前景。

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电解水制氢技术研究进展与发展建议

作者(Author)：俞红梅, 邵志刚, 侯明, 衣宝廉, 段方维, 杨滢璇

摘要：随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到广泛重视,利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况,重点分析了电解水制氢技术,涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜（PEM）电解水制氢。研究认为,提升电催化剂活性、提高膜电极中催化剂的利用率、改善双极板表面处理工艺、优化电解槽结构,有助于提高PEM电解槽的性能并降低设备成本;PEM电解水制氢技术的运行电流密度高、能耗低、产氢压力高,适应可再生能源发电的波动性特征、易于与可再生能源消纳相结合,是电解水制氢的适宜方案。结合氢储运与电解制氢的技术特征研判、我国输氢需求,提出发展建议:利用西北、西南、东北等区域丰富的可再生能源,通过电解水制氢产生高压氢;氢送入天然气管网,然后在用氢端从天然气管道取气、重整制氢,由此构成绿色制氢与长距离输送的系统解决方案。

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