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綠氫是指使用可再生能源（風(fēng)能、太陽能等）制備的氫氣，其在制氫過程中幾乎沒有碳排放。

氫是宇宙已知元素中最輕也是最多的元素。從世界能源更替的趨勢來看，脫碳加氫和清潔高效是大趨勢。氫能作為靈活高效和應(yīng)用場景豐富的二次能源，是推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用和可再生能源大規(guī)模發(fā)展的理想互聯(lián)媒介，也是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。

那么，人們可以如何獲取氫能呢？作為二次能源，氫能不僅可以通過煤炭、石油、天然氣等化石能源重整或生物質(zhì)熱裂解、微生物發(fā)酵等途徑制取，還可以通過焦化、氯堿、鋼鐵、冶金等工業(yè)副產(chǎn)氣制取，以及目前最受矚目的綠色制氫，即通過光伏發(fā)電、風(fēng)電等新能源電解水制氫。

盡管國際社會對綠色制氫的呼聲日益高漲，但目前全球仍以化石能源制氫為主。而對于我國來說，隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，圍繞碳達(dá)峰、碳中和，能源轉(zhuǎn)型的步伐進(jìn)一步加快，氫能高熱值、低污染、來源廣、轉(zhuǎn)換靈活的優(yōu)勢正在得到前所未有的關(guān)注。如何讓氫能產(chǎn)業(yè)更綠色、更低碳，日益成為我國業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。今天，請跟隨《中國科技信息》一起來聊聊這個(gè)話題。

制氫環(huán)節(jié)是氫能戰(zhàn)略地圖上的必爭之地

“雙碳”發(fā)展目標(biāo)的提出，標(biāo)志著我國在能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化方面開創(chuàng)了新紀(jì)元，能源結(jié)構(gòu)和體系繼續(xù)向清潔化、低碳化、安全化深度轉(zhuǎn)型。

其中，可再生電力的大規(guī)模供給和消費(fèi)側(cè)全面電氣化進(jìn)程將加速，與此同時(shí)，重工業(yè)和船運(yùn)、航空等高排放行業(yè)對化石能源存在一定的依賴，在技術(shù)可行性和成本的角度看，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可再生電力替代，其轉(zhuǎn)型路徑將依靠以氫能、生物質(zhì)、合成燃料為代表的新型清潔燃料。

曾有研究表明，在零碳時(shí)代情景下，上述幾種新型清潔能源在終端能源需求中的占比將達(dá)到30%-35%，其中氫能約占15%-20%。可以說，氫能已經(jīng)成為了全球能源轉(zhuǎn)型中最重要的“角色”，而制氫則是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的最前端環(huán)節(jié)，亦是氫能戰(zhàn)略地圖上的必爭之地。

然而，氫能很難從自然界中直接大量獲取，需要依靠不同的技術(shù)路徑和生產(chǎn)工藝進(jìn)行制備，根據(jù)制備過程的低碳、清潔程度，利用不同技術(shù)制備的氫氣可分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。大量氫能使用的情況下，氫能本身的制取也需要脫碳，灰氫和藍(lán)氫制氫方式中，化石能源制氫與工業(yè)副產(chǎn)氫仍有碳排放，幾乎零碳的綠氫才是未來主流。

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的道路上發(fā)揮關(guān)鍵作用

在各界高度關(guān)注“綠氫時(shí)代”這一概念的當(dāng)下，“綠氫”到底是一個(gè)怎樣的存在？其實(shí)，綠氫是指使用可再生能源（風(fēng)能、太陽能等）制備的氫氣，其在制氫過程中幾乎沒有碳排放。

根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，2021年全球氫氣產(chǎn)量達(dá)到9400萬噸，基本來自化石能源制氫，綠氫占比僅為0.4‰，由此產(chǎn)生的二氧化碳排放量超過9億噸。而我國則是世界最大的制氫國，年制氫量約3300萬噸，但大部分來自化石能源制氫屬于灰氫，綠氫占比較低。這意味著在氫能高度需求的現(xiàn)實(shí)中，綠色制氫將在我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的道路上發(fā)揮關(guān)鍵作用。

具體而言，可再生能源制氫主要分為可再生能源電解水制氫、生物質(zhì)制氫、太陽能光解水制氫，目前，綠氫主要采用電解水技術(shù)制備，生物質(zhì)制氫、光解水制氫仍處于實(shí)驗(yàn)研發(fā)階段，尚無規(guī)?；瘧?yīng)用。我國在堿性電解水技術(shù)和設(shè)備制造方面，技術(shù)水平與國外相近，并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備制造、工藝集成能力。電解水制氫是一種將水分解成氫和氧的電化學(xué)過程。

或許這是我國最有可能在綠氫時(shí)代“拿下”的第一個(gè)“席位”。然而，按照我國目前的發(fā)電成本，制氫成本仍然高達(dá)20～40元/千克。對此，我國氫能產(chǎn)業(yè)界也初步明確重點(diǎn)圍繞“提高電解效率”“耐久性”和“設(shè)備的低成本”開展技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)。

我國綠氫技術(shù)路線將如何定調(diào)？

多種積極的背景和因素，讓綠氫時(shí)代受到各界的高度關(guān)注。然而，卻有聲音指出，目前我國大規(guī)模低成本綠氫技術(shù)路線尚不明確。此前，中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心科研信息部部長景春梅曾指出，我國目前堿性電解水制氫缺少規(guī)?；瘧?yīng)用，難以適應(yīng)風(fēng)、光電力的間歇性和波動(dòng)性；質(zhì)子交換膜制氫成本高，關(guān)鍵技術(shù)和核心部件受制于人；陰離子交換膜、固體氧化物電解水、光解水制氫、熱化學(xué)循環(huán)水解制氫技術(shù)還處于基礎(chǔ)研發(fā)或試點(diǎn)示范階段。

對此，在更高層面，國家發(fā)展改革委和國家能源局已經(jīng)聯(lián)合印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，提出未來要重點(diǎn)發(fā)展可再生能源制氫，嚴(yán)格控制化石能源制氫，到2025年，基本掌握核心技術(shù)和制造工藝，燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設(shè)一批加氫站，可再生能源制氫量達(dá)到10萬至20萬噸/年，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排100萬至200萬噸/年；到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)；到2035年，構(gòu)建多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)，可再生能源制氫在終端能源消費(fèi)中的比重明顯提升。

可以說在全球范圍內(nèi)，綠色制氫將成為未來氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大受益者。有數(shù)據(jù)預(yù)測，到2030年，全球氫能產(chǎn)業(yè)鏈的投資總量將超過3000億美元。從產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)分布來看，制氫項(xiàng)目將占投資的最大份額。

從規(guī)模來看，盡管我國當(dāng)前氫產(chǎn)能主要由化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫構(gòu)成，距離綠色低碳的目標(biāo)仍有較大差距。但是隨著我國可再生能源發(fā)電成本降低、電解水制氫技術(shù)繼續(xù)突破、綠氫項(xiàng)目規(guī)模效應(yīng)興起，可再生能源制氫將極大概率成為制氫主流，綠色低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)也指日可待。 

原標(biāo)題：綠色氫能——未來能源戰(zhàn)略地圖上的必爭之地