0 引言
Fig. 1 Hydrogen energy industry chain图1 氢能产业链 |
1 氢气制备
1.1 化石能源制氢
1.2 电解水制氢
1.3 可再生能源制氢
1.4 工业副产氢
1.5 生物质制氢
1.6 各种制氢方式比较
Table 1 Comparison of hydrogen production methods表1 制氢方式对比 |
制氢方式 | 制氢原料 | 技术路线 | 特点 | 制氢成本/(元/kg) |
---|---|---|---|---|
煤制氢 | 煤 | 煤气化制氢 | 技术成熟,成本相对较低,碳排放高 | 8 ~ 15 |
天然气制氢 | 天然气 | 蒸汽重整法、部分氧化法、自热重整法、催化裂解法 | 技术成熟,国内气源供应无法保障 | 13 ~ 20 |
工业副产制氢 | 焦炉煤气、氯碱副产品等 | 主要通过变压吸附法将氢气提纯 | 成本低,须提纯及杂质去除,建设地点受制于原料供应地 | 7 ~ 11 |
可再生能源制氢 | 水 | 利用太阳能、风能发电,然后通过电解水制氢 | 无碳排放 | 约20 |
电解水制氢 | 水 | 碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢 | 无碳排放,制氢成本高,经济性欠佳 | 40 ~ 50 |
生物质制氢 | 各类有机物 | 利用生物质制氢 | 环保,目前处于实验阶段 | — |
1.7 人工智能在氢能制备中的应用
2 氢的储运
Fig. 2 Hydrogen storage and transportation methods图2 氢气储运方式 |
2.1 氢气存储
Table 2 Comparison of hydrogen storage methods表2 储氢方式对比 |
储氢方式 | 优势 | 劣势 | 应用场景 |
---|---|---|---|
高压气态储氢 | 技术成熟、成本低、能耗少、充放氢速度快 | 体积密度低 | 运输、加氢站、燃料电池车 |
低温液态储氢 | 体积密度高、储氢量大 | 能耗高、对储氢容器要求高 | 航天领域 |
固态储氢 | 储氢密度大、运输方便、安全性高 | 材料限制高、存在逆反应问题 | 实验室研究 |
2.2 氢气运输
2.3 人工智能在氢能储运中的应用
3 氢能加注
3.1 加氢站
Fig. 3 Number of hydrogen refueling stations in major countries worldwide图3 全球主要国家加氢站数量 |
3.2 人工智能在加氢环节的应用
4 氢能应用
Fig. 4 Utilization structure of hydrogen energy in China图4 我国氢能源利用结构 |