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金氢,下一个风口?

近期,多个被称为“金氢”的神话在业界传颂。据称,一种采用先进的生物技术直接从地表以下开采天然氢,其技术经济指标均优于目前所使用的各类氢的制备工艺;另一种技术号称可通过特殊催化材料部分分解水资源产生氢气,从而减少分解水的能耗。对此,来自广东煤基碳材料研究院的相关专家提出了不同的看法。该专家指出,不能简单以制备技术来确定氢的属性,应该综合考量其社会、经济、技术等各要素,然后在确定其归类。该专家指出,所有具备投资价值的氢,都可以被定义为“金氢”。

在“双碳”目标的刺激下,氢能产业发展迅猛,不断有新制氢技术和解决方案涌现出来。其中尤其以不产生额外的温室气体排放的“绿氢”为投资界所瞩目。

最新消息显示,来自不同国家和地区的机构正在致力于从自然资源中直接获取氢,至少有三种技术途径在近期公布,其中包括直接开采、热催化分解分离以及生物技术分离等三种技术途径。这些技术被业界誉为“金氢”,——亦即不新增排放的同时具备较高的投资价值。

对此,来自广东煤基碳材料研究院的相关专家指出,虽然根据不同来源的氢而采用颜色来为之冠名是业界已经约定俗成的做法,但“金氢”的定义值得商榷。

该专家指出,从其命名的字面意思来理解,“金氢”更多的是倾向于其投资价值而言的。从与绿氢、粉氢、蓝氢和灰氢的比较来看,“金氢”在排放方面的强度还需要科学的测量和评估。

“金氢”说法甚嚣尘上

有消息显示,科学家正在发展另一类绿氢计划——“金氢”计划,并且已经获得显著的进展。基于这个低能耗“金氢”技术,可通过特殊催化材料部分分解水资源产生氢气,从而减少分解水的能耗。该技术可利用不同的连续加热源(如,工业余热、废热蒸汽、低谷电和各种地热),提供连续稳定的可转化能源,在不同的温度,通过加热催化材料,驱动水分子催化部分分解生产氢气,降低了能耗。该水热催化过程不同于电解过程,不需要碱性电解质,只要用过滤的清水,即可以达到低能耗生产。基于这项技术,水热催化制氢的成本,相当于当前天然气制氢和煤制氢成本,经济上非常具有竞争力,并且可以达到零碳排放。

据称,利用该技术,人们可以让过滤的海水或河水流入特制的催化反应器以较低的能耗部分分解水连续提取其中氢气,并通过燃料电池或燃氢发电机发电。由于此技术可以随时随地用水制氢,有望最大限度地避免使用不安全的高压储氢罐和高压输氢管道,最终构造一个安全、低成本和零碳排放氢能和氢能发电系统。

另一消息显示,“金氢”从天然地底深处发现,是一种无与伦比的资源,迄今为止,开采成本高得令人望而却步,商业上也并不可行。然而,这种情况可能会随着最新透露的新型地下生物制造技术而改变。据称,该技术有望实现高效、清洁的提取。该开采技术将现有的基础设施与先进的微生物技术相结合,以快速扩大清洁能源解决方案的规模,同时为重工业企业创造新的收入来源。

颜色命名乃业界惯例

人们针对不同的制氢方法建立了一种颜色命名法,用来分辨氢提取过程是否是可持续的。当今大多根据制氢的主要过程分为绿色、蓝色或灰色等色标的氢气。

蓝色氢气主要由天然气结合蒸汽重整的工艺生产,该工艺将天然气和热水以蒸汽的形式结合在一起。产出的是氢气和二氧化碳,后者则通过工业碳捕获、利用和储存(CCUS)项目捕获。CCUS项目试图通过转移捕获的CO2埋入地下洞穴,比如废天然气和油井(由于其引发地震的风险程度不明,迄今没有大规模成功实施的案例),或者为捕获的CO2气寻找工业用途。然而,蓝氢也许可以更好地描述为“低CO2”氢,因为蒸汽重整过程实际上并不能避免温室气体的产生。

灰色氢本质上是任何从化石燃料中产生的氢,但并不捕获过程中产生的温室气体。它取决于使用的碳氢化合物及其释放的二氧化碳量,它也可以被称为棕色氢或黑色氢。如果它是由褐煤制成的,很可被称为棕色氢,如果它是由黑煤制成的,则很可能是黑色氢,尽管也有人称任何由化石燃料制成的氢为黑色或棕色氢。200多年来,煤总是通过“气化”过程制造氢气。目前,不含CCUS的蒸汽重整天然气产生的灰色氢气约占所有氢气产量的76%,而煤的气化制氢则占了其余的大部分。

粉氢指的是通过核能电解产生的氢。也有人用黄氢来指通过太阳能的能量来驱动化学反应产生的氢。最后,白氢是指在地下矿床中发现的天然地质氢,据称可通过水力压裂提取,尽管目前还没有可行的开采策略。

然而,目前最为受到人们青睐的是绿氢—-主要指采用可再生能源驱动的水电解制氢,它一直被人认为将是21世纪的石油,也是社会对液体和气体燃料需求脱碳的主要或唯一的途径。基于绿氢技术,人们可通过电解槽利用太阳能等再生能源驱动电化学反应将水分解成氢和氧,在此过程中达到零碳排放。

“金氢”疑虑

来自广东煤基碳材料研究院的相关专家指出,上述两种技术,无论是热催化剂技术还是天然开采技术,使用“金氢”来命名都有炒作之嫌。

该专家指出,从初步公开的技术路线分析,这两种技术所增加的排放都需要更加精准的科学方法来测量。以热催化技术为例,该技术所使用的设备、材料和工艺路线均存在产生温室气体的可能。而天然开采技术则更加显而易见地会带来新的污染和排放。因为深度开采所需要的环境代价和设备能源代价是不可避免的。

为此,该专家表示,他不反对用“金氢”来定义具备较高投资价值的绿色制氢技术,但前提是一定要具备相应的科学依据和经济测算。

该专家透露,广东煤基碳材料研究院目前拥有的制氢技术基本具备上述投资价值,同时还不增加新的污染和温室气体排放,因此,可以被命名为“金氢”。

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