中國儲能網(wǎng)訊：海南在沿海富風帶建設了多個大型風電場，促進風力發(fā)電
2024年，在氫能領域，海南是一個逐漸顯眼的名字——
1月，海南出臺氫能源產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，宣布一份詳盡的藍圖計劃；
5月，海馬汽車向?？诰W(wǎng)約車市場投放25輛新研發(fā)的氫燃料電池汽車，陸續(xù)有市民體驗到氫能汽車的環(huán)保與便利；
7月初，海南省在德國開展海南自由貿易港推介交流活動期間，省政府和西門子能源簽署戰(zhàn)略合作諒解備忘錄，計劃在氫能領域開展研發(fā)、制造和應用等方面的合作……
從國內到國際，從政府到企業(yè)，從氫氣制取、儲存、運輸?shù)綉茫Ｄ喜季謿淠墚a(chǎn)業(yè)落子不斷。大眾好奇、業(yè)內關注的目光紛紛聚焦海南——發(fā)展氫能，海南有什么底氣？又有哪些可感可知的新變化？
A 動力如何？遇強則強
能驅動汽車，也能推動火箭，輕飄飄的氫氣藏著大能量
7月3日6時許，司機朱文迎著朝陽出門接單了。1個多月前，朱文開上了一輛與眾不同的網(wǎng)約車，車身醒目的大字“氫燃料電池汽車”，昭示著它的特別之處。
有乘客注意到這一點，詢問他：“師傅，這氫燃料電池汽車和普通汽車有什么區(qū)別？”朱文笑著說：“這車不加油不充電，加了氫氣就能跑！”
話匣子打開，疑惑接踵而來：氫氣怎么驅動汽車？加一次氫氣要多久？加滿氫氣車輛續(xù)航里程有多長……
“氫燃料電池汽車的工作原理其實不復雜，就是氫氣與氧氣在燃料電池堆中發(fā)生電化學反應，從而產(chǎn)生電，電力驅動電機來給汽車提供動力?！焙ｑR氫燃料電池汽車示范運營小組組長李進富說，相比汽油、煤油等化石燃料，氫氣有較高的能量轉換效率，簡單說就是更耐用，而且燃燒產(chǎn)物是水，可實現(xiàn)零碳排放。
上午11時，陸續(xù)送完12單客人后，朱文注意到儀表盤上氫氣余量不足的提示，方向盤一打，把車開回了位于海馬汽車廠的電解水制氫及高壓加氫一體化站（以下簡稱制氫加氫站）。專職工作人員上前，打開車身左后側的加氣蓋，提槍加注，很快，車載高壓儲氫罐就“吃飽喝足”了。
“加注氫氣很方便，三五分鐘就能加滿5.7公斤的氫氣，續(xù)航里程有800公里，可以跑兩三天的單?！敝煳恼f。
氫氣，這種自然界最輕的氣體，因其清潔、耐用的特性，在碳達峰、碳中和的大背景下，正逐步成為全球能源轉型發(fā)展的重要載體之一。以氫能作為動力的汽車，吸引不少科研團隊和企業(yè)開展研究應用。
在海南陵水黎安國際教育創(chuàng)新試驗區(qū)，一輛白色觀光車穿梭于各高校校園，載著師生和來訪者游覽校園風光。
這輛觀光車以氫能為動力，是海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊聯(lián)合企業(yè)共同研發(fā)的成果之一。研發(fā)項目還包括打造“光伏制氫—氫燃料電池發(fā)電—輸氫和輸電”一體化能源供應站等。
團隊負責人田新龍說，團隊正在開展電解海水制氫和海水電池兩個領域的研究工作，“電解海水制氫會是規(guī)?；G氫制取、助推氫能發(fā)展的一個重要途徑，目前團隊已初步實現(xiàn)小規(guī)模直接電解海水制氫和海水電池技術應用”。
不只在地面驅動汽車，輕飄飄的氫氣甚至可以將火箭送上太空。
“將液氫和液氧按比例打入火箭發(fā)動機燃燒室，在幾個大氣壓的壓力下燃燒，產(chǎn)生的高溫氣體以超音速的速度通過噴管產(chǎn)生巨大推力?！焙Ｄ蠂H商業(yè)航天發(fā)射有限公司液氫加注組組長熊安華說，通過這種方式，氫氣就能“托舉”巨大的火箭沖向太空。
5月14日，海南商業(yè)航天發(fā)射場迎來首批液氫運輸設備——一輛120立方米液氫運輸加注公路車及兩臺電力牽引車頭。車上的兩個儲氫罐能裝載約8噸液氫，可以支持一次火箭發(fā)射任務。
除清潔環(huán)保外，液氫作為火箭推進劑還有很多獨特優(yōu)勢。首先，與液氧煤油、四氧化二氮、偏二甲肼等傳統(tǒng)火箭推進劑相比，消耗同樣的質量，液氫液氧能產(chǎn)生更大的沖量，給火箭提供更多推力。
此外，氫氣密度小、質量輕，且液體狀態(tài)時溫度低至-252.87攝氏度，無論是從減輕火箭自重來看，還是能兼職冷卻劑這一點，液氫都是一款表現(xiàn)優(yōu)異的火箭推進劑。
這樣看來，氫氣有如此多的優(yōu)點，但為何氫能還未被廣泛應用于大眾日常呢？
這就要說到氫氣的制備，便宜的方式污染大，環(huán)保的方式成本高。要想推廣氫能，無論是學界還是業(yè)界，都繞不開一個命題：便宜的氫氣從哪來？
B 省錢才是硬道理
充分利用海南風能、光能資源，制造更便宜的綠氫
加完氫氣，朱文再次啟動車輛出發(fā)接單。他的身后，制氫加氫站則繼續(xù)等待下一輛氫燃料電池汽車“回家吃飯”。
這個占地面積2500平方米的制氫加氫站，由水電解制氫裝置、增壓裝置、儲氫罐、加氫機等設施組成。李進富介紹，其中水電解制氫裝置用到的電力，產(chǎn)自廠房配備的光伏板。依靠光伏電力，加氫站每天可電解水生產(chǎn)約107千克綠氫。
什么是綠氫？業(yè)內將利用風能、太陽能等可再生能源發(fā)電，再用這綠色電力電解水得到的氫氣稱為綠氫。其生產(chǎn)過程幾乎沒有碳排放，被認為是應對全球變暖的關鍵能源之一。
與綠氫相對應的是灰氫，指由煤炭、天然氣等化石能源燃燒制成的氫氣。因過程產(chǎn)生大量二氧化碳，所以這種方法制備的氫氣不夠環(huán)保。但灰氫仍是目前全球產(chǎn)量最大的氫氣種類，因其制備成本相對低廉，每千克成本低至綠氫的三分之一。
綠氫的“貴”，一是其背后的綠電發(fā)電成本，另一個則是電解水制氫過程中需要用到昂貴的催化劑。據(jù)了解，制備綠氫的商業(yè)催化劑以銥、鉑等金屬為主。目前銥的價格約為每克1295元，鉑的價格約每克236元。
制備價格高昂、加氫不便等原因，導致目前氫燃料電池汽車仍然難以大面積推廣。
要如何突破氫燃料電池汽車發(fā)展的瓶頸？
今年6月4日，在上海舉行的2024國際氫能與燃料電池汽車大會暨展覽會也在熱議這個話題。多位專家表示，進一步推進關鍵零部件技術突破、降低成本、加速大規(guī)模應用，是當前我國氫能及燃料電池發(fā)展的重點工作。
近些年，許多研究者圍繞上述方向展開技術攻關。中國科學院深?？茖W與工程研究所副研究員劉月高正是其中之一。
最近兩年多，他和團隊集中精力研發(fā)深海鈷錳勘探裝置，意外發(fā)現(xiàn)了一種礦物新材料——多硫空位六方鎳黃鐵礦，有可能成為銥、鉑等催化劑的“平替”。
“我們用紫外光照射浸在水中的含鈷的鎳黃鐵礦，意外發(fā)現(xiàn)鎳黃鐵礦周圍出現(xiàn)微弱氣泡，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些氣泡正是氫氣。”劉月高說。
隨后，研究團隊嘗試將立方鎳黃鐵礦改造成更高導電率的多硫空位六方鎳黃鐵礦，再將其粉末涂抹在電解槽的電極上。多次實驗發(fā)現(xiàn)，此舉可以提升電解水制氫的效率。
“這說明，多硫空位六方鎳黃鐵礦可以成為電解水制氫的催化劑。立方鎳黃鐵礦的價格每克不到0.2元，哪怕是多硫空位六方鎳黃鐵礦，價格也遠低于銥和鉑。”劉月高說，研究成果不僅有助于獲取綠氫，還能對金氫的產(chǎn)生機理提供啟示。
金氫又是什么？
金氫是天然氫或地質氫，存在于地下的某些區(qū)域中，但因過于分散，只有極少部分地區(qū)具有規(guī)模化開采的條件。然而，一旦成功開采，金氫又極具優(yōu)勢，每千克成本約為灰氫的二分之一、綠氫的六分之一，引發(fā)了美國、法國等多個國家的“淘金熱”。
那么，金氫和鎳黃鐵礦有什么關系？
國際上有種猜想，金氫的主要生成方式之一，是水與富含鐵的橄欖巖發(fā)生反應，進而產(chǎn)生氫氣。而鎳黃鐵礦恰好是橄欖巖中一種重要的副礦物。簡單來說，劉月高團隊對鎳黃鐵礦的研究，進一步確認了可以通過尋找橄欖巖所在地，來勘查金氫礦藏之地。
C 推動更多應用場景落地
圍繞氫氣制、儲、運、用，海南全產(chǎn)業(yè)鏈布局
每隔幾天，朱文就駕車回加氫站補充氫氣，接單期間，不時滿足乘客對氫燃料電池汽車的種種好奇。
駕駛氫能汽車，這種小眾體驗，會有一天成為大眾日常嗎？海南正一筆一劃描實這樣的藍圖。
1月8日，省發(fā)改委等8部門聯(lián)合發(fā)布《海南省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2023—2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》），提出統(tǒng)籌氫能生產(chǎn)、儲運、加注設施建設，打造“一區(qū)（綠氫產(chǎn)業(yè)示范園區(qū)）、兩平臺（氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支撐平臺）、多基地（場景應用示范基地）”的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間格局。
為了豐富氫能汽車應用場景，海南車企正在持續(xù)發(fā)力。“未來，海馬氫燃料電池汽車將會量產(chǎn)投入市場，供消費者選擇購買?！崩钸M富說，公司力爭在“十四五”末期累計投入200臺氫燃料電池汽車，并將在全島布局5座以光伏制氫加氫為主的零碳排放新能源汽車綜合服務體。
此外，文昌市也在積極開拓液氫商業(yè)化應用場景。今年4月，海南首個商業(yè)航天發(fā)射場特燃特氣配套項目在文昌開工，建設項目包括1套333噸/年制氫及氫氣液化裝置，建成后將為商業(yè)火箭發(fā)射提供更多清潔燃料。
打開市場，供應鏈得跟上。要開拓更多氫能應用場景，還須提高氫氣制備能力。
《規(guī)劃》中提到，將在儋州市打造綠氫產(chǎn)業(yè)示范園區(qū)，利用風電進行電解水制氫并存儲，進而與數(shù)據(jù)中心、海洋牧場等項目開發(fā)、場景應用相結合，推進一批“綠電+綠氫”的融合示范工程，建成綠氫生產(chǎn)、存儲、輸送和利用的產(chǎn)業(yè)集群。
這樣一條綠氫產(chǎn)業(yè)鏈，從開發(fā)海上風電等綠電資源開始。
近日，洋浦海上風電產(chǎn)業(yè)園里，一臺臺風電主機接連下線發(fā)運?！拔覀兩a(chǎn)的風機將提供給建設中的大唐CZ3海上風電項目?！焙Ｄ涎笃趾Ｉ巷L電產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理林青松說。
大唐CZ3海上風電項目于今年1月28日與申能CZ2海上風電項目同時開工建設。兩個項目投產(chǎn)后，儋州北部海域將出現(xiàn)巨型白色“風車”群，預計每年可提供風電近75億千瓦時，相當于2023年海南全社會用電量的15%?！拔磥?，這些綠電還可用于制氫、儲能等?！贝筇坪Ｉ巷L電副總工程師何智龍介紹。
“在推動海上風電開發(fā)和裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，儋州也在布局搶占綠氫市場，構筑‘綠電—綠氫—綠氨’產(chǎn)業(yè)鏈?！毖笃謬H投資咨詢有限公司能源發(fā)展部高級經(jīng)理李銳表示。
現(xiàn)在看，海南發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，底氣逐步積累。
據(jù)省工業(yè)和信息化廳相關負責人介紹，海南已具備10兆瓦級海上風電機組和超大型海上風電葉片制造能力，未來將結合深遠海風場規(guī)劃布局，支持開展海上風電制氫工程示范，探索海上風電技術與海水制氫、新型儲能等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。
經(jīng)初步測算，到2025年，海南氫能年產(chǎn)量將超過20萬噸，其中，綠氫年產(chǎn)量約為10萬噸。到2030年，海南氫能年產(chǎn)量約為50萬噸，其中，綠氫年產(chǎn)量接近40萬噸。
有優(yōu)勢、有潛力、有能力、有行動，隨著海南加快培育新質生產(chǎn)力、實現(xiàn)“向海圖強”“向綠圖強”的步伐，輕飄飄的氫氣，還將帶來更多驚喜。
