在全球對可持續(xù)能源的急切追尋中,氫燃料作為一顆冉冉升起的新星,正逐漸走進大眾視野,為解決能源與環(huán)境問題帶來了新的希望。從宇宙的構成到地球的物質循環(huán),氫元素無處不在,它的特性質使其成為一種潛力的能源載體,有望我們邁向一個清潔、的能源新時代。
氫,作為宇宙中豐富的元素,構成了宇宙質量的約 75%。在地球上,雖然氫氣單質在大氣中含量,但化合態(tài)的氫廣泛存在于水和碳水化合物等物質中。氫燃料,通常指液態(tài)氫燃料,是一種清潔能源,燃燒產物只有水,不會產生灰渣和廢氣,對環(huán)境十分友好。
氫燃料的發(fā)熱值高達 142.351kJ/kg,是汽油發(fā)熱量的 3 倍 ,燃燒特性好,點燃快,與空氣混合時有廣泛的可燃性范圍,并且燃點高,燃燒速度更快。從能源轉化效率來看,氫燃料電池的能源轉化率能超過 60%,遠內燃機 30% - 35% 的能源轉化率。這種的能源特性,使得氫燃料在眾多能源選項中脫穎而出。
在交通領域,氫燃料電池汽車正逐漸嶄露頭角。與傳統(tǒng)燃油汽車相比,氫燃料電池汽車能夠提供相當的續(xù)航里程,同時加氫時間相對較短,為用戶帶來便利。以豐田和現代為代表的氫燃料電池汽車,已經在市場上得到了一定程度的推廣。
此外,氫燃料還可應用于航空航天領域。在第十四屆中國國際航空航天博覽會上,中國航發(fā)集團研發(fā)的 燃氫發(fā)動機,展示了氫燃料在航空領域的應用潛力。通過系列化發(fā)展,該發(fā)動機未來可適用于支線客機、直升機、無人機等。
氫氣還是重要的化工原料和還原劑,廣泛應用于石油煉制、化肥生產等行業(yè)。在石油煉制中,氫氣可用于加氫裂化、加氫精制等工藝,提高油品質量;在化肥生產中,氫氣是合成氨的重要原料。
目前,氫燃料的生產、儲存和運輸成本都較高。制取氫氣的方法,如電解水制氫,需要消耗大量的電能,導致生產成本居高不下;而化石燃料制氫雖然成本相對較低,但會產生一定的碳排放,不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。高壓儲存氫氣需要昂貴的設備,運輸過程中也需要特殊的管道或車輛,這進一步增加了氫燃料的成本。
許多國家和地區(qū)都制定了鼓勵氫燃料技術發(fā)展的政策,加大了研發(fā)投入和補貼力度。歐盟推出了 “歐洲清潔氫聯盟” 計劃,旨在到 2030 年實現歐洲綠氫產能達到 1000 萬噸;中國也將氫能源納入國家能源發(fā)展戰(zhàn)略,出臺了一系列政策支持氫燃料汽車的研發(fā)、生產和推廣。這些政策的出臺,為氫燃料產業(yè)的發(fā)展提供了有力的政策保障和市場空間。
在未來,我們或許將看到更多的氫燃料電池汽車行駛在道路上,加氫站如同加油站一樣遍布城市的各個角落;工業(yè)領域中,氫燃料將成為主流的能源供應方式,助力產業(yè)實現綠色轉型;電力系統(tǒng)中,氫燃料與可再生能源的深度融合,將構建起更加穩(wěn)定、清潔、智能的能源體系。