“氢经济”是指以氢作为工业原材料、能源为基础的一个经济体系,以实现温室气体的零排放、明显减少对地球资源的开采,做到尽少对地球环境的损害。“绿氢”是指利用可再生能源、核电等零碳能源制备的氢气。
如果要实现碳中和目标,工业和交通等一些难以减排的部门需要开发新的生产工艺和技术来实现减排。氢是很好的还原剂,以及大部分化工和石化产品的组分,氢同时也可以作为不排放CO2的零碳能源使用,因此氢可以在未来工业等行业深度减排中扮演重要角色。
钢铁冶炼可以采用氢还原工艺,目前的设计是在直接还原铁生产工艺中使用。2020年我国在宁夏的一个60万吨钢铁冶炼系统开始投入生产,国际上还有十几套这样的设备在安装进程中。合成氨(NH2)是最容易实现利用氢作为原料的化工产品。其现有生产过程中就需要制氢之后和氮进行反应得到合成氨。利用氢可以减少合成氨生产工艺的流程,并大幅度减少导致大气雾霾的相关气体的排放。甲醇(CH;OH)和合成氨类似,现有生产过程就是用氢进行反应,可以省去前期制氢过程。中科院研究组正在甘肃进行利用捕获的CO2加氢得到甲醇。
甲苯(C,H。)的生产也相对比较容易,既有工艺就可以实现。乙烯(C2H)利用氢还在研究进程中,也是一个可以直接用氢和碳进行反应得到产品的过程。
“绿氢”来自零做电力电解水制氢。现有技术电解1立方米氢需要5kWh电力,未来可以下降到2.8kWh,同时电解水设备成本明显下降。
在光伏发电成本下降到0.15元/kWh以下时,用电解水制氢来制造上述化工品的成本可以和既有生产供给进行竞争。预计到2025年在太阳能富集地区光伏发电成本就可以降至这一水平,给工业产业带来革命性的变革。
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