氢能源电解堆(中国为什么又发现氢能源了?)
1. 中国为什么又发现氢能源了?
据说坊间有不少人对中央为什么突然对氢能源热衷起来很是不解,甚至把这与有人访日归来联系起来。恰好湖北氢阳能源宣称已经开始液态有机储氢的中试,这就是说在向工业化过渡了。这可能是更大的动力。
氢能源是好东西。这不像石油、煤是一次能源,开采出来就能用,而是像电力一样的二次能源,需要外能源首先提取氢,然后像普通碳氢燃料一样使用。在常温常压下,氢是气态的。因此,常规内燃机用氢作为燃料一点压力都没有。另外,氢燃料电池的能源转化率更高,而且产物是水,没有污染,还不像内燃机会产生氮氧化物,更加环保。氢的制备也不难,电解水就可以制氢。在理论上,甚至可能闭合循环,因为氢燃烧或者氢氧燃料电池的产物是水,水再电解制氢,只要有外能源,就可以无限循环下去。也可以从煤或者天然气里也可以制氢。难点在储运。
常规的氢储运有高压气态和低温液态。要达到一定的储氢密度,气态储氢的压力很高,国内的典型压力是35MPa,欧美则是更高的70MPa。很多人对这压力可能没有多少概念。1MPa相当于100米水柱。也就是说,35MPa的压力容器如果储水的话,顶上开一个洞,可以朝天打出3500米高的水柱,70MPa当然就是7000米高的水柱。实际上,水柱有发散问题,打不到那么高,但意思在那里。如果人在附近的话,这水柱把人拦腰斩断那叫干净利索没商量,连俞鸿图那样连写7个惨字都没机会。
丰田Mirai采用高压气态方法,有一大堆专利确保氢容器的气密和碰撞安全,但推广了好多年,到现在依然买账的人不多,还在试运行。高压气态的加注也是问题。这可不是加油枪那样朝加油口里一插就完事了,而是需要可靠的闭锁和气密。Mirai的加氢压力是多少不知道,但肯定高于容器内压力。这和轮胎打气要打到32PSI但压缩机的压力可以达到至少60PSI一样,没点压力差这气根本打不进去。加氢的气密挑战比容器本身更大。
2. 堆浸液怎么电解还原?
使电解液完全恢复到原来状态的方法:
电解质溶液进行电解时,大致分三种情况,①电解质本身被电解,②溶剂水被电解,③电解质和水同时被电解。因此要使电解后的溶液恢复原状,必须根据电解的化学反应原理来确定。“出去什么就加什么”。
①电解质本身被电解,如电解HCl溶液:2HCl = H2↑+Cl2↑应向原溶液中通HCl气体,类似的情况还有电解HBr、CuCl2等溶液。
②溶剂水被电解,如电解NaOH溶液:2H2O=2H2↑+O2↑应向原溶液中加H2O。类似的情况还有电解H2SO4、Na2SO4、KNO3等溶液。
③电解质和水同时被电解, 如电解NaCl溶液:2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2↑+Cl2↑从表面上看少的是NaCl和H2O,加NaCl和H2O,就能使NaCl溶液恢复原状,其实不行,因为无论以什么比例加NaCl和H2O,也解决不了NaOH的存在。我们可以换一个角度来思考,从电解质溶液出去的是H2和Cl2,H2和Cl2的化身就是HCl气体,因此我们可以向溶液中通HCl气体,由于HCl和生成的NaOH发生:HCl +NaOH=NaCl+H2O反应,使得溶液恢复原状。类似的情况还有电解KBr、AgNO3、CuSO4等溶液。
3. 中国为什么又发现氢能源了?
据说坊间有不少人对中央为什么突然对氢能源热衷起来很是不解,甚至把这与有人访日归来联系起来。恰好湖北氢阳能源宣称已经开始液态有机储氢的中试,这就是说在向工业化过渡了。这可能是更大的动力。
氢能源是好东西。这不像石油、煤是一次能源,开采出来就能用,而是像电力一样的二次能源,需要外能源首先提取氢,然后像普通碳氢燃料一样使用。在常温常压下,氢是气态的。因此,常规内燃机用氢作为燃料一点压力都没有。另外,氢燃料电池的能源转化率更高,而且产物是水,没有污染,还不像内燃机会产生氮氧化物,更加环保。氢的制备也不难,电解水就可以制氢。在理论上,甚至可能闭合循环,因为氢燃烧或者氢氧燃料电池的产物是水,水再电解制氢,只要有外能源,就可以无限循环下去。也可以从煤或者天然气里也可以制氢。难点在储运。
常规的氢储运有高压气态和低温液态。要达到一定的储氢密度,气态储氢的压力很高,国内的典型压力是35MPa,欧美则是更高的70MPa。很多人对这压力可能没有多少概念。1MPa相当于100米水柱。也就是说,35MPa的压力容器如果储水的话,顶上开一个洞,可以朝天打出3500米高的水柱,70MPa当然就是7000米高的水柱。实际上,水柱有发散问题,打不到那么高,但意思在那里。如果人在附近的话,这水柱把人拦腰斩断那叫干净利索没商量,连俞鸿图那样连写7个惨字都没机会。
丰田Mirai采用高压气态方法,有一大堆专利确保氢容器的气密和碰撞安全,但推广了好多年,到现在依然买账的人不多,还在试运行。高压气态的加注也是问题。这可不是加油枪那样朝加油口里一插就完事了,而是需要可靠的闭锁和气密。Mirai的加氢压力是多少不知道,但肯定高于容器内压力。这和轮胎打气要打到32PSI但压缩机的压力可以达到至少60PSI一样,没点压力差这气根本打不进去。加氢的气密挑战比容器本身更大。
4. 制氢设备龙头企业?
(一)亿华通688339
主要亮点:中国氢能产业先行者。
入选原因:燃料电池正宗国内龙头,下属公司神力科技是国内比较早从事氢燃料电池发动机系统及电堆研发和产业的技术企业。
(二)南都电源300068
主要亮点:主要从事氢燃料电池膜电极、电堆模块、系统及相关测试设备的设计开发、生产制造和技术服务。
入选原因:持有新源动力8.12%股权,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(三)东方电气600875
主要亮点:全球最大的发电设备研发制造基地和电站工程承包特大型企业之一。
入选原因:燃料电池发动机、驱动电机控制器,公司自2010年开始氢燃料电池的研发,九年来坚持核心技术自主研发与创新,掌握了膜电极制备、电堆设计、系统集成与控制技术在内的氢燃料电池系统全套核心技术和自主知识产权。
(四)潍柴动力000338
主要亮点:我国内燃机产业骨干企业。
入选原因:其控股子公司潍柴巴拉德科技有限公司将与加拿大巴拉德联合开发下一代质子交换膜燃料电池电堆,以及应用于客车、商用卡车和叉车的下一代质子交换膜燃料电池模组。
(五)大洋电机002249
主要亮点:已形成了“电机+电控+氢燃料电池”的完整产业链。
入选原因:公司可提供氢燃料电池模组、整车控制器,氢系统控制器及燃料电池控制器,可提供匹配的电驱动系统。在氢燃料电池领域,公司具备氢燃料电池发动机设计与开发能力。
(六)雪人股份002639
主要亮点:公司已拥有领先的制冰、冷链技术以及完善的氢能产业链尖端技术。
入选原因:在氢能源与燃料电池产业链上已布局两块业务,一是氢气制取与加氢站建设运营相关设备,二是氢燃料电池发动机系统集成,包括燃料电池电堆、燃料电池空压机及氢气循环泵等。
(七)长城电工600192
主要亮点:高中低压开关成套设备、压电器元件等电工电器产品技术国内领先水平。
入选原因:持有新源动力8.99%股份,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(八)美锦能源000723
主要亮点:拥有从煤炭、焦化、天然气到氢燃料电池汽车的完整产业链体系。
入选原因:公司主要围绕氢气的制、储、运、加全产业链为主线展开布局。如公司参股的北京环宇京辉京城气体有限公司,是华北地区最大的氢气生产厂家之一,是北京市唯一具备合格资质氢能生产厂家,唯一一家集制氢、储氢、运氢、加氢并具备完整安全管理体系的企业
(九)科力远600478
主要亮点:公司是国内唯一一家能为镍氢动力电池提供配套原材料的企业。
入选原因:公司“高功率质子交换膜氢燃料电池膜电极及其关键材料的制备技术”达到国内先进水平。
(十)全柴动力600218
主要亮点:从事燃料电池、动力系统集成以及燃料电池的核心部件研发、生产和销售。
入选原因:控股(75%)子公司安徽元隽75主要从事氢燃料电池动力系统及其原材料的研发,并在质子交换膜、膜电极方面都取得了成效。
5. 堆浸液怎么电解还原?
使电解液完全恢复到原来状态的方法:
电解质溶液进行电解时,大致分三种情况,①电解质本身被电解,②溶剂水被电解,③电解质和水同时被电解。因此要使电解后的溶液恢复原状,必须根据电解的化学反应原理来确定。“出去什么就加什么”。
①电解质本身被电解,如电解HCl溶液:2HCl = H2↑+Cl2↑应向原溶液中通HCl气体,类似的情况还有电解HBr、CuCl2等溶液。
②溶剂水被电解,如电解NaOH溶液:2H2O=2H2↑+O2↑应向原溶液中加H2O。类似的情况还有电解H2SO4、Na2SO4、KNO3等溶液。
③电解质和水同时被电解, 如电解NaCl溶液:2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2↑+Cl2↑从表面上看少的是NaCl和H2O,加NaCl和H2O,就能使NaCl溶液恢复原状,其实不行,因为无论以什么比例加NaCl和H2O,也解决不了NaOH的存在。我们可以换一个角度来思考,从电解质溶液出去的是H2和Cl2,H2和Cl2的化身就是HCl气体,因此我们可以向溶液中通HCl气体,由于HCl和生成的NaOH发生:HCl +NaOH=NaCl+H2O反应,使得溶液恢复原状。类似的情况还有电解KBr、AgNO3、CuSO4等溶液。
6. 堆浸液怎么电解还原?
使电解液完全恢复到原来状态的方法:
电解质溶液进行电解时,大致分三种情况,①电解质本身被电解,②溶剂水被电解,③电解质和水同时被电解。因此要使电解后的溶液恢复原状,必须根据电解的化学反应原理来确定。“出去什么就加什么”。
①电解质本身被电解,如电解HCl溶液:2HCl = H2↑+Cl2↑应向原溶液中通HCl气体,类似的情况还有电解HBr、CuCl2等溶液。
②溶剂水被电解,如电解NaOH溶液:2H2O=2H2↑+O2↑应向原溶液中加H2O。类似的情况还有电解H2SO4、Na2SO4、KNO3等溶液。
③电解质和水同时被电解, 如电解NaCl溶液:2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2↑+Cl2↑从表面上看少的是NaCl和H2O,加NaCl和H2O,就能使NaCl溶液恢复原状,其实不行,因为无论以什么比例加NaCl和H2O,也解决不了NaOH的存在。我们可以换一个角度来思考,从电解质溶液出去的是H2和Cl2,H2和Cl2的化身就是HCl气体,因此我们可以向溶液中通HCl气体,由于HCl和生成的NaOH发生:HCl +NaOH=NaCl+H2O反应,使得溶液恢复原状。类似的情况还有电解KBr、AgNO3、CuSO4等溶液。
7. 氢能未来十大潜力?
1、国家级氢能产业发展规划出台
氢能产业链环节多,涉及领域广,产业发展需要完善的制度政策环境提供支持和保障。目前,我国氢能产业“顶层设计”正在加快完善,预计2022年,国家级氢能产业发展规划将发布,并推动氢能规范管理、基础设施建设运营管理、关键技术创新、多元应用试点示范、国家标准体系建设等方面相关政策的制定和出台,氢能作为国家能源体系重要组成部分的定位将得到明确。
2、氢能成为地方产业发展布局亮点
当前,地方政府积极推动氢能产业发展,加快制定区域发展计划。2020年1月至今,全国已有30个省(含省内地市)将氢能产业纳入“十四五”规划,各地累计发布氢能政策指导文件超150项。其中,经济总量大和水风光资源丰富地区发展氢能产业更加积极,绿电、绿氢、绿氨产业链得到多地重视。2022年,预计在各地利好政策的支持下,氢能将加快在全国落地,成为地方产业发展布局亮点。
3、国内氢能产业总投资突破3000亿元
2021年以来,氢能产业不断受到金融机构的青睐,产业投资热持续升温,仅8月~11月,产业公开项目投资就达900亿元。预计2022年,随着产业政策体系的初步完善,氢能将继续被资本市场看好,投资热度继续高涨,国内氢能产业总投资金额将突破3000亿元,加速形成万亿赛道。
4、示范城市群推动氢燃料电池产业快速发展,汽车保有量将达2万辆
在燃料电池示范城市群政策的推动下,燃料电池产业发展正在步入快车道,尤其是商用车领域,正在迎来大发展趋势。在技术层面,目前,国内已初步掌握了燃料电池电堆、动力系统与核心部件、整车集成技术,在质子交换膜、扩散层、催化剂、膜电极、双极板等环节均已拥有自主化技术,未来,技术攻关将不断加速。
截至2021年11月,国内已拥有燃料电池汽车8461辆。根据国家中长期规划,到2025年,燃料电池汽车保有量将达到5万辆,而从各地方规划来看,这一数字应在5万辆~10万辆之间。随着技术的进步、政策支持力度的提升以及加氢网络体系建设的加快,预计2022年,我国交通领域氢燃料电池应用将明显提速,氢燃料电池汽车保有量超过1万辆,同时,应用场景也将由以车为主转向汽车、船舶等多领域同步发展。
5、加氢站投运数量或将达到300座
近年来,我国加氢基础设施建设不断加快,截至目前,已建成加氢站约200座,投运约170座。未来,我国将统筹布局加氢站,推进加氢网络体系建设,其中,现有加油加气站改建、扩建加氢站将成为重要方式,站内制氢、储氢、加氢一体化模式也将加快探索。2022年,预计加氢站投运数量或将达到300座。
6、超20家燃料电池企业布局电解水制氢
随着可再生能源制氢受关注度的不断提升,作为自身业务的延伸,燃料电池企业布局电解水制氢正在成为趋势。目前,国电投氢能公司、亿华通、鸿基创能、宁波中科等多家燃料电池知名企业已进入该领域。燃料电池企业进军电解水制氢领域的环节包括入局电解水制氢设备、电解水制氢膜电极及质子交换膜、制氢测试设备及电解槽生产设备。预计2022年,将有超过20家燃料电池企业布局电解水制氢。
7、可再生能源制氢规模有望达到5万吨/年
作为解决风、光消纳的重要选项,和未来替代“灰氢”的主要路径,可再生能源制氢正在得到越来越多的支持。2021年,国内多地布局“风光储氢一体化”项目,可再生能源制氢与上游风电、光伏发电的协同发展进入探索和示范阶段。
在“十四五”期间,我国将开展规模化可再生能源制氢示范,推进可再生能源发电制氢产业化发展,打造规模化的绿氢生产基地。预计2022年,可再生能源制氢示范项目将加速落地,国内制氢可再生能源规模将达到约2GW,绿氢产量可达5万吨/年。
8、冶金用氢需求有望达到30万吨
以氢气代替煤炭作为还原剂的氢冶金技术,是冶金工业实现脱碳的最佳路径。目前,我国冶金行业正在加快推动氢能应用,已有8家钢铁公司率先布局氢冶金。在碳中和背景下,低碳减排要求将逐渐成为钢铁、冶金行业的发展目标,推动氢冶金替代高碳排放的传统工艺。预计2022年,布局氢冶金的企业将超过10家,冶金用氢需求有望达到30万吨。
9、国家级氢能创新平台将建成
推动氢能产业发展,需要从国家顶层设计的角度,加强基础研究、关键技术和颠覆性技术创新,系统构建支撑氢能产业高质量发展的创新体系。预计2022年,我国将建成国家级氢能产业创新支撑平台,聚焦氢能重点领域和关键环节,在质子交换膜燃料电池技术、关键材料、可再生能源制氢转化效率及单台装置制氢规模、氢能基础设施环节等方面的核心技术研发快速取得突破,推动氢能交通、储能、发电、工业领域示范项目应用的落地。
10、国际一流氢能企业、技术加快进入中国市场
随着氢能产业在全球“遍地开花”,氢能领域的合作正在成为国际合作新方向,而中国市场则成为国际一流氢能企业正向布局的目的地。目前,已有西门子、康明斯、蒂森克虏伯、丰田、现代、巴拉德、液化空气、林德等众多知名跨国公司在中国布局氢能产业。
8. 制氢设备龙头企业?
(一)亿华通688339
主要亮点:中国氢能产业先行者。
入选原因:燃料电池正宗国内龙头,下属公司神力科技是国内比较早从事氢燃料电池发动机系统及电堆研发和产业的技术企业。
(二)南都电源300068
主要亮点:主要从事氢燃料电池膜电极、电堆模块、系统及相关测试设备的设计开发、生产制造和技术服务。
入选原因:持有新源动力8.12%股权,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(三)东方电气600875
主要亮点:全球最大的发电设备研发制造基地和电站工程承包特大型企业之一。
入选原因:燃料电池发动机、驱动电机控制器,公司自2010年开始氢燃料电池的研发,九年来坚持核心技术自主研发与创新,掌握了膜电极制备、电堆设计、系统集成与控制技术在内的氢燃料电池系统全套核心技术和自主知识产权。
(四)潍柴动力000338
主要亮点:我国内燃机产业骨干企业。
入选原因:其控股子公司潍柴巴拉德科技有限公司将与加拿大巴拉德联合开发下一代质子交换膜燃料电池电堆,以及应用于客车、商用卡车和叉车的下一代质子交换膜燃料电池模组。
(五)大洋电机002249
主要亮点:已形成了“电机+电控+氢燃料电池”的完整产业链。
入选原因:公司可提供氢燃料电池模组、整车控制器,氢系统控制器及燃料电池控制器,可提供匹配的电驱动系统。在氢燃料电池领域,公司具备氢燃料电池发动机设计与开发能力。
(六)雪人股份002639
主要亮点:公司已拥有领先的制冰、冷链技术以及完善的氢能产业链尖端技术。
入选原因:在氢能源与燃料电池产业链上已布局两块业务,一是氢气制取与加氢站建设运营相关设备,二是氢燃料电池发动机系统集成,包括燃料电池电堆、燃料电池空压机及氢气循环泵等。
(七)长城电工600192
主要亮点:高中低压开关成套设备、压电器元件等电工电器产品技术国内领先水平。
入选原因:持有新源动力8.99%股份,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(八)美锦能源000723
主要亮点:拥有从煤炭、焦化、天然气到氢燃料电池汽车的完整产业链体系。
入选原因:公司主要围绕氢气的制、储、运、加全产业链为主线展开布局。如公司参股的北京环宇京辉京城气体有限公司,是华北地区最大的氢气生产厂家之一,是北京市唯一具备合格资质氢能生产厂家,唯一一家集制氢、储氢、运氢、加氢并具备完整安全管理体系的企业
(九)科力远600478
主要亮点:公司是国内唯一一家能为镍氢动力电池提供配套原材料的企业。
入选原因:公司“高功率质子交换膜氢燃料电池膜电极及其关键材料的制备技术”达到国内先进水平。
(十)全柴动力600218
主要亮点:从事燃料电池、动力系统集成以及燃料电池的核心部件研发、生产和销售。
入选原因:控股(75%)子公司安徽元隽75主要从事氢燃料电池动力系统及其原材料的研发,并在质子交换膜、膜电极方面都取得了成效。
9. 氢能未来十大潜力?
1、国家级氢能产业发展规划出台
氢能产业链环节多,涉及领域广,产业发展需要完善的制度政策环境提供支持和保障。目前,我国氢能产业“顶层设计”正在加快完善,预计2022年,国家级氢能产业发展规划将发布,并推动氢能规范管理、基础设施建设运营管理、关键技术创新、多元应用试点示范、国家标准体系建设等方面相关政策的制定和出台,氢能作为国家能源体系重要组成部分的定位将得到明确。
2、氢能成为地方产业发展布局亮点
当前,地方政府积极推动氢能产业发展,加快制定区域发展计划。2020年1月至今,全国已有30个省(含省内地市)将氢能产业纳入“十四五”规划,各地累计发布氢能政策指导文件超150项。其中,经济总量大和水风光资源丰富地区发展氢能产业更加积极,绿电、绿氢、绿氨产业链得到多地重视。2022年,预计在各地利好政策的支持下,氢能将加快在全国落地,成为地方产业发展布局亮点。
3、国内氢能产业总投资突破3000亿元
2021年以来,氢能产业不断受到金融机构的青睐,产业投资热持续升温,仅8月~11月,产业公开项目投资就达900亿元。预计2022年,随着产业政策体系的初步完善,氢能将继续被资本市场看好,投资热度继续高涨,国内氢能产业总投资金额将突破3000亿元,加速形成万亿赛道。
4、示范城市群推动氢燃料电池产业快速发展,汽车保有量将达2万辆
在燃料电池示范城市群政策的推动下,燃料电池产业发展正在步入快车道,尤其是商用车领域,正在迎来大发展趋势。在技术层面,目前,国内已初步掌握了燃料电池电堆、动力系统与核心部件、整车集成技术,在质子交换膜、扩散层、催化剂、膜电极、双极板等环节均已拥有自主化技术,未来,技术攻关将不断加速。
截至2021年11月,国内已拥有燃料电池汽车8461辆。根据国家中长期规划,到2025年,燃料电池汽车保有量将达到5万辆,而从各地方规划来看,这一数字应在5万辆~10万辆之间。随着技术的进步、政策支持力度的提升以及加氢网络体系建设的加快,预计2022年,我国交通领域氢燃料电池应用将明显提速,氢燃料电池汽车保有量超过1万辆,同时,应用场景也将由以车为主转向汽车、船舶等多领域同步发展。
5、加氢站投运数量或将达到300座
近年来,我国加氢基础设施建设不断加快,截至目前,已建成加氢站约200座,投运约170座。未来,我国将统筹布局加氢站,推进加氢网络体系建设,其中,现有加油加气站改建、扩建加氢站将成为重要方式,站内制氢、储氢、加氢一体化模式也将加快探索。2022年,预计加氢站投运数量或将达到300座。
6、超20家燃料电池企业布局电解水制氢
随着可再生能源制氢受关注度的不断提升,作为自身业务的延伸,燃料电池企业布局电解水制氢正在成为趋势。目前,国电投氢能公司、亿华通、鸿基创能、宁波中科等多家燃料电池知名企业已进入该领域。燃料电池企业进军电解水制氢领域的环节包括入局电解水制氢设备、电解水制氢膜电极及质子交换膜、制氢测试设备及电解槽生产设备。预计2022年,将有超过20家燃料电池企业布局电解水制氢。
7、可再生能源制氢规模有望达到5万吨/年
作为解决风、光消纳的重要选项,和未来替代“灰氢”的主要路径,可再生能源制氢正在得到越来越多的支持。2021年,国内多地布局“风光储氢一体化”项目,可再生能源制氢与上游风电、光伏发电的协同发展进入探索和示范阶段。
在“十四五”期间,我国将开展规模化可再生能源制氢示范,推进可再生能源发电制氢产业化发展,打造规模化的绿氢生产基地。预计2022年,可再生能源制氢示范项目将加速落地,国内制氢可再生能源规模将达到约2GW,绿氢产量可达5万吨/年。
8、冶金用氢需求有望达到30万吨
以氢气代替煤炭作为还原剂的氢冶金技术,是冶金工业实现脱碳的最佳路径。目前,我国冶金行业正在加快推动氢能应用,已有8家钢铁公司率先布局氢冶金。在碳中和背景下,低碳减排要求将逐渐成为钢铁、冶金行业的发展目标,推动氢冶金替代高碳排放的传统工艺。预计2022年,布局氢冶金的企业将超过10家,冶金用氢需求有望达到30万吨。
9、国家级氢能创新平台将建成
推动氢能产业发展,需要从国家顶层设计的角度,加强基础研究、关键技术和颠覆性技术创新,系统构建支撑氢能产业高质量发展的创新体系。预计2022年,我国将建成国家级氢能产业创新支撑平台,聚焦氢能重点领域和关键环节,在质子交换膜燃料电池技术、关键材料、可再生能源制氢转化效率及单台装置制氢规模、氢能基础设施环节等方面的核心技术研发快速取得突破,推动氢能交通、储能、发电、工业领域示范项目应用的落地。
10、国际一流氢能企业、技术加快进入中国市场
随着氢能产业在全球“遍地开花”,氢能领域的合作正在成为国际合作新方向,而中国市场则成为国际一流氢能企业正向布局的目的地。目前,已有西门子、康明斯、蒂森克虏伯、丰田、现代、巴拉德、液化空气、林德等众多知名跨国公司在中国布局氢能产业。
10. 制氢设备龙头企业?
(一)亿华通688339
主要亮点:中国氢能产业先行者。
入选原因:燃料电池正宗国内龙头,下属公司神力科技是国内比较早从事氢燃料电池发动机系统及电堆研发和产业的技术企业。
(二)南都电源300068
主要亮点:主要从事氢燃料电池膜电极、电堆模块、系统及相关测试设备的设计开发、生产制造和技术服务。
入选原因:持有新源动力8.12%股权,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(三)东方电气600875
主要亮点:全球最大的发电设备研发制造基地和电站工程承包特大型企业之一。
入选原因:燃料电池发动机、驱动电机控制器,公司自2010年开始氢燃料电池的研发,九年来坚持核心技术自主研发与创新,掌握了膜电极制备、电堆设计、系统集成与控制技术在内的氢燃料电池系统全套核心技术和自主知识产权。
(四)潍柴动力000338
主要亮点:我国内燃机产业骨干企业。
入选原因:其控股子公司潍柴巴拉德科技有限公司将与加拿大巴拉德联合开发下一代质子交换膜燃料电池电堆,以及应用于客车、商用卡车和叉车的下一代质子交换膜燃料电池模组。
(五)大洋电机002249
主要亮点:已形成了“电机+电控+氢燃料电池”的完整产业链。
入选原因:公司可提供氢燃料电池模组、整车控制器,氢系统控制器及燃料电池控制器,可提供匹配的电驱动系统。在氢燃料电池领域,公司具备氢燃料电池发动机设计与开发能力。
(六)雪人股份002639
主要亮点:公司已拥有领先的制冰、冷链技术以及完善的氢能产业链尖端技术。
入选原因:在氢能源与燃料电池产业链上已布局两块业务,一是氢气制取与加氢站建设运营相关设备,二是氢燃料电池发动机系统集成,包括燃料电池电堆、燃料电池空压机及氢气循环泵等。
(七)长城电工600192
主要亮点:高中低压开关成套设备、压电器元件等电工电器产品技术国内领先水平。
入选原因:持有新源动力8.99%股份,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(八)美锦能源000723
主要亮点:拥有从煤炭、焦化、天然气到氢燃料电池汽车的完整产业链体系。
入选原因:公司主要围绕氢气的制、储、运、加全产业链为主线展开布局。如公司参股的北京环宇京辉京城气体有限公司,是华北地区最大的氢气生产厂家之一,是北京市唯一具备合格资质氢能生产厂家,唯一一家集制氢、储氢、运氢、加氢并具备完整安全管理体系的企业
(九)科力远600478
主要亮点:公司是国内唯一一家能为镍氢动力电池提供配套原材料的企业。
入选原因:公司“高功率质子交换膜氢燃料电池膜电极及其关键材料的制备技术”达到国内先进水平。
(十)全柴动力600218
主要亮点:从事燃料电池、动力系统集成以及燃料电池的核心部件研发、生产和销售。
入选原因:控股(75%)子公司安徽元隽75主要从事氢燃料电池动力系统及其原材料的研发,并在质子交换膜、膜电极方面都取得了成效。
11. 制氢设备龙头企业?
(一)亿华通688339
主要亮点:中国氢能产业先行者。
入选原因:燃料电池正宗国内龙头,下属公司神力科技是国内比较早从事氢燃料电池发动机系统及电堆研发和产业的技术企业。
(二)南都电源300068
主要亮点:主要从事氢燃料电池膜电极、电堆模块、系统及相关测试设备的设计开发、生产制造和技术服务。
入选原因:持有新源动力8.12%股权,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(三)东方电气600875
主要亮点:全球最大的发电设备研发制造基地和电站工程承包特大型企业之一。
入选原因:燃料电池发动机、驱动电机控制器,公司自2010年开始氢燃料电池的研发,九年来坚持核心技术自主研发与创新,掌握了膜电极制备、电堆设计、系统集成与控制技术在内的氢燃料电池系统全套核心技术和自主知识产权。
(四)潍柴动力000338
主要亮点:我国内燃机产业骨干企业。
入选原因:其控股子公司潍柴巴拉德科技有限公司将与加拿大巴拉德联合开发下一代质子交换膜燃料电池电堆,以及应用于客车、商用卡车和叉车的下一代质子交换膜燃料电池模组。
(五)大洋电机002249
主要亮点:已形成了“电机+电控+氢燃料电池”的完整产业链。
入选原因:公司可提供氢燃料电池模组、整车控制器,氢系统控制器及燃料电池控制器,可提供匹配的电驱动系统。在氢燃料电池领域,公司具备氢燃料电池发动机设计与开发能力。
(六)雪人股份002639
主要亮点:公司已拥有领先的制冰、冷链技术以及完善的氢能产业链尖端技术。
入选原因:在氢能源与燃料电池产业链上已布局两块业务,一是氢气制取与加氢站建设运营相关设备,二是氢燃料电池发动机系统集成,包括燃料电池电堆、燃料电池空压机及氢气循环泵等。
(七)长城电工600192
主要亮点:高中低压开关成套设备、压电器元件等电工电器产品技术国内领先水平。
入选原因:持有新源动力8.99%股份,标的是我国第一家致力于燃料电池产业化企业,已实现包括质子交换膜等燃料电池关键材料、电堆组装的生产。
(八)美锦能源000723
主要亮点:拥有从煤炭、焦化、天然气到氢燃料电池汽车的完整产业链体系。
入选原因:公司主要围绕氢气的制、储、运、加全产业链为主线展开布局。如公司参股的北京环宇京辉京城气体有限公司,是华北地区最大的氢气生产厂家之一,是北京市唯一具备合格资质氢能生产厂家,唯一一家集制氢、储氢、运氢、加氢并具备完整安全管理体系的企业
(九)科力远600478
主要亮点:公司是国内唯一一家能为镍氢动力电池提供配套原材料的企业。
入选原因:公司“高功率质子交换膜氢燃料电池膜电极及其关键材料的制备技术”达到国内先进水平。
(十)全柴动力600218
主要亮点:从事燃料电池、动力系统集成以及燃料电池的核心部件研发、生产和销售。
入选原因:控股(75%)子公司安徽元隽75主要从事氢燃料电池动力系统及其原材料的研发,并在质子交换膜、膜电极方面都取得了成效。
12. 中国为什么又发现氢能源了?
据说坊间有不少人对中央为什么突然对氢能源热衷起来很是不解,甚至把这与有人访日归来联系起来。恰好湖北氢阳能源宣称已经开始液态有机储氢的中试,这就是说在向工业化过渡了。这可能是更大的动力。
氢能源是好东西。这不像石油、煤是一次能源,开采出来就能用,而是像电力一样的二次能源,需要外能源首先提取氢,然后像普通碳氢燃料一样使用。在常温常压下,氢是气态的。因此,常规内燃机用氢作为燃料一点压力都没有。另外,氢燃料电池的能源转化率更高,而且产物是水,没有污染,还不像内燃机会产生氮氧化物,更加环保。氢的制备也不难,电解水就可以制氢。在理论上,甚至可能闭合循环,因为氢燃烧或者氢氧燃料电池的产物是水,水再电解制氢,只要有外能源,就可以无限循环下去。也可以从煤或者天然气里也可以制氢。难点在储运。
常规的氢储运有高压气态和低温液态。要达到一定的储氢密度,气态储氢的压力很高,国内的典型压力是35MPa,欧美则是更高的70MPa。很多人对这压力可能没有多少概念。1MPa相当于100米水柱。也就是说,35MPa的压力容器如果储水的话,顶上开一个洞,可以朝天打出3500米高的水柱,70MPa当然就是7000米高的水柱。实际上,水柱有发散问题,打不到那么高,但意思在那里。如果人在附近的话,这水柱把人拦腰斩断那叫干净利索没商量,连俞鸿图那样连写7个惨字都没机会。
丰田Mirai采用高压气态方法,有一大堆专利确保氢容器的气密和碰撞安全,但推广了好多年,到现在依然买账的人不多,还在试运行。高压气态的加注也是问题。这可不是加油枪那样朝加油口里一插就完事了,而是需要可靠的闭锁和气密。Mirai的加氢压力是多少不知道,但肯定高于容器内压力。这和轮胎打气要打到32PSI但压缩机的压力可以达到至少60PSI一样,没点压力差这气根本打不进去。加氢的气密挑战比容器本身更大。
13. 中国为什么又发现氢能源了?
据说坊间有不少人对中央为什么突然对氢能源热衷起来很是不解,甚至把这与有人访日归来联系起来。恰好湖北氢阳能源宣称已经开始液态有机储氢的中试,这就是说在向工业化过渡了。这可能是更大的动力。
氢能源是好东西。这不像石油、煤是一次能源,开采出来就能用,而是像电力一样的二次能源,需要外能源首先提取氢,然后像普通碳氢燃料一样使用。在常温常压下,氢是气态的。因此,常规内燃机用氢作为燃料一点压力都没有。另外,氢燃料电池的能源转化率更高,而且产物是水,没有污染,还不像内燃机会产生氮氧化物,更加环保。氢的制备也不难,电解水就可以制氢。在理论上,甚至可能闭合循环,因为氢燃烧或者氢氧燃料电池的产物是水,水再电解制氢,只要有外能源,就可以无限循环下去。也可以从煤或者天然气里也可以制氢。难点在储运。
常规的氢储运有高压气态和低温液态。要达到一定的储氢密度,气态储氢的压力很高,国内的典型压力是35MPa,欧美则是更高的70MPa。很多人对这压力可能没有多少概念。1MPa相当于100米水柱。也就是说,35MPa的压力容器如果储水的话,顶上开一个洞,可以朝天打出3500米高的水柱,70MPa当然就是7000米高的水柱。实际上,水柱有发散问题,打不到那么高,但意思在那里。如果人在附近的话,这水柱把人拦腰斩断那叫干净利索没商量,连俞鸿图那样连写7个惨字都没机会。
丰田Mirai采用高压气态方法,有一大堆专利确保氢容器的气密和碰撞安全,但推广了好多年,到现在依然买账的人不多,还在试运行。高压气态的加注也是问题。这可不是加油枪那样朝加油口里一插就完事了,而是需要可靠的闭锁和气密。Mirai的加氢压力是多少不知道,但肯定高于容器内压力。这和轮胎打气要打到32PSI但压缩机的压力可以达到至少60PSI一样,没点压力差这气根本打不进去。加氢的气密挑战比容器本身更大。
14. 氢能未来十大潜力?
1、国家级氢能产业发展规划出台
氢能产业链环节多,涉及领域广,产业发展需要完善的制度政策环境提供支持和保障。目前,我国氢能产业“顶层设计”正在加快完善,预计2022年,国家级氢能产业发展规划将发布,并推动氢能规范管理、基础设施建设运营管理、关键技术创新、多元应用试点示范、国家标准体系建设等方面相关政策的制定和出台,氢能作为国家能源体系重要组成部分的定位将得到明确。
2、氢能成为地方产业发展布局亮点
当前,地方政府积极推动氢能产业发展,加快制定区域发展计划。2020年1月至今,全国已有30个省(含省内地市)将氢能产业纳入“十四五”规划,各地累计发布氢能政策指导文件超150项。其中,经济总量大和水风光资源丰富地区发展氢能产业更加积极,绿电、绿氢、绿氨产业链得到多地重视。2022年,预计在各地利好政策的支持下,氢能将加快在全国落地,成为地方产业发展布局亮点。
3、国内氢能产业总投资突破3000亿元
2021年以来,氢能产业不断受到金融机构的青睐,产业投资热持续升温,仅8月~11月,产业公开项目投资就达900亿元。预计2022年,随着产业政策体系的初步完善,氢能将继续被资本市场看好,投资热度继续高涨,国内氢能产业总投资金额将突破3000亿元,加速形成万亿赛道。
4、示范城市群推动氢燃料电池产业快速发展,汽车保有量将达2万辆
在燃料电池示范城市群政策的推动下,燃料电池产业发展正在步入快车道,尤其是商用车领域,正在迎来大发展趋势。在技术层面,目前,国内已初步掌握了燃料电池电堆、动力系统与核心部件、整车集成技术,在质子交换膜、扩散层、催化剂、膜电极、双极板等环节均已拥有自主化技术,未来,技术攻关将不断加速。
截至2021年11月,国内已拥有燃料电池汽车8461辆。根据国家中长期规划,到2025年,燃料电池汽车保有量将达到5万辆,而从各地方规划来看,这一数字应在5万辆~10万辆之间。随着技术的进步、政策支持力度的提升以及加氢网络体系建设的加快,预计2022年,我国交通领域氢燃料电池应用将明显提速,氢燃料电池汽车保有量超过1万辆,同时,应用场景也将由以车为主转向汽车、船舶等多领域同步发展。
5、加氢站投运数量或将达到300座
近年来,我国加氢基础设施建设不断加快,截至目前,已建成加氢站约200座,投运约170座。未来,我国将统筹布局加氢站,推进加氢网络体系建设,其中,现有加油加气站改建、扩建加氢站将成为重要方式,站内制氢、储氢、加氢一体化模式也将加快探索。2022年,预计加氢站投运数量或将达到300座。
6、超20家燃料电池企业布局电解水制氢
随着可再生能源制氢受关注度的不断提升,作为自身业务的延伸,燃料电池企业布局电解水制氢正在成为趋势。目前,国电投氢能公司、亿华通、鸿基创能、宁波中科等多家燃料电池知名企业已进入该领域。燃料电池企业进军电解水制氢领域的环节包括入局电解水制氢设备、电解水制氢膜电极及质子交换膜、制氢测试设备及电解槽生产设备。预计2022年,将有超过20家燃料电池企业布局电解水制氢。
7、可再生能源制氢规模有望达到5万吨/年
作为解决风、光消纳的重要选项,和未来替代“灰氢”的主要路径,可再生能源制氢正在得到越来越多的支持。2021年,国内多地布局“风光储氢一体化”项目,可再生能源制氢与上游风电、光伏发电的协同发展进入探索和示范阶段。
在“十四五”期间,我国将开展规模化可再生能源制氢示范,推进可再生能源发电制氢产业化发展,打造规模化的绿氢生产基地。预计2022年,可再生能源制氢示范项目将加速落地,国内制氢可再生能源规模将达到约2GW,绿氢产量可达5万吨/年。
8、冶金用氢需求有望达到30万吨
以氢气代替煤炭作为还原剂的氢冶金技术,是冶金工业实现脱碳的最佳路径。目前,我国冶金行业正在加快推动氢能应用,已有8家钢铁公司率先布局氢冶金。在碳中和背景下,低碳减排要求将逐渐成为钢铁、冶金行业的发展目标,推动氢冶金替代高碳排放的传统工艺。预计2022年,布局氢冶金的企业将超过10家,冶金用氢需求有望达到30万吨。
9、国家级氢能创新平台将建成
推动氢能产业发展,需要从国家顶层设计的角度,加强基础研究、关键技术和颠覆性技术创新,系统构建支撑氢能产业高质量发展的创新体系。预计2022年,我国将建成国家级氢能产业创新支撑平台,聚焦氢能重点领域和关键环节,在质子交换膜燃料电池技术、关键材料、可再生能源制氢转化效率及单台装置制氢规模、氢能基础设施环节等方面的核心技术研发快速取得突破,推动氢能交通、储能、发电、工业领域示范项目应用的落地。
10、国际一流氢能企业、技术加快进入中国市场
随着氢能产业在全球“遍地开花”,氢能领域的合作正在成为国际合作新方向,而中国市场则成为国际一流氢能企业正向布局的目的地。目前,已有西门子、康明斯、蒂森克虏伯、丰田、现代、巴拉德、液化空气、林德等众多知名跨国公司在中国布局氢能产业。
15. 堆浸液怎么电解还原?
使电解液完全恢复到原来状态的方法:
电解质溶液进行电解时,大致分三种情况,①电解质本身被电解,②溶剂水被电解,③电解质和水同时被电解。因此要使电解后的溶液恢复原状,必须根据电解的化学反应原理来确定。“出去什么就加什么”。
①电解质本身被电解,如电解HCl溶液:2HCl = H2↑+Cl2↑应向原溶液中通HCl气体,类似的情况还有电解HBr、CuCl2等溶液。
②溶剂水被电解,如电解NaOH溶液:2H2O=2H2↑+O2↑应向原溶液中加H2O。类似的情况还有电解H2SO4、Na2SO4、KNO3等溶液。
③电解质和水同时被电解, 如电解NaCl溶液:2NaCl + 2H2O=2NaOH + H2↑+Cl2↑从表面上看少的是NaCl和H2O,加NaCl和H2O,就能使NaCl溶液恢复原状,其实不行,因为无论以什么比例加NaCl和H2O,也解决不了NaOH的存在。我们可以换一个角度来思考,从电解质溶液出去的是H2和Cl2,H2和Cl2的化身就是HCl气体,因此我们可以向溶液中通HCl气体,由于HCl和生成的NaOH发生:HCl +NaOH=NaCl+H2O反应,使得溶液恢复原状。类似的情况还有电解KBr、AgNO3、CuSO4等溶液。
16. 氢能未来十大潜力?
1、国家级氢能产业发展规划出台
氢能产业链环节多,涉及领域广,产业发展需要完善的制度政策环境提供支持和保障。目前,我国氢能产业“顶层设计”正在加快完善,预计2022年,国家级氢能产业发展规划将发布,并推动氢能规范管理、基础设施建设运营管理、关键技术创新、多元应用试点示范、国家标准体系建设等方面相关政策的制定和出台,氢能作为国家能源体系重要组成部分的定位将得到明确。
2、氢能成为地方产业发展布局亮点
当前,地方政府积极推动氢能产业发展,加快制定区域发展计划。2020年1月至今,全国已有30个省(含省内地市)将氢能产业纳入“十四五”规划,各地累计发布氢能政策指导文件超150项。其中,经济总量大和水风光资源丰富地区发展氢能产业更加积极,绿电、绿氢、绿氨产业链得到多地重视。2022年,预计在各地利好政策的支持下,氢能将加快在全国落地,成为地方产业发展布局亮点。
3、国内氢能产业总投资突破3000亿元
2021年以来,氢能产业不断受到金融机构的青睐,产业投资热持续升温,仅8月~11月,产业公开项目投资就达900亿元。预计2022年,随着产业政策体系的初步完善,氢能将继续被资本市场看好,投资热度继续高涨,国内氢能产业总投资金额将突破3000亿元,加速形成万亿赛道。
4、示范城市群推动氢燃料电池产业快速发展,汽车保有量将达2万辆
在燃料电池示范城市群政策的推动下,燃料电池产业发展正在步入快车道,尤其是商用车领域,正在迎来大发展趋势。在技术层面,目前,国内已初步掌握了燃料电池电堆、动力系统与核心部件、整车集成技术,在质子交换膜、扩散层、催化剂、膜电极、双极板等环节均已拥有自主化技术,未来,技术攻关将不断加速。
截至2021年11月,国内已拥有燃料电池汽车8461辆。根据国家中长期规划,到2025年,燃料电池汽车保有量将达到5万辆,而从各地方规划来看,这一数字应在5万辆~10万辆之间。随着技术的进步、政策支持力度的提升以及加氢网络体系建设的加快,预计2022年,我国交通领域氢燃料电池应用将明显提速,氢燃料电池汽车保有量超过1万辆,同时,应用场景也将由以车为主转向汽车、船舶等多领域同步发展。
5、加氢站投运数量或将达到300座
近年来,我国加氢基础设施建设不断加快,截至目前,已建成加氢站约200座,投运约170座。未来,我国将统筹布局加氢站,推进加氢网络体系建设,其中,现有加油加气站改建、扩建加氢站将成为重要方式,站内制氢、储氢、加氢一体化模式也将加快探索。2022年,预计加氢站投运数量或将达到300座。
6、超20家燃料电池企业布局电解水制氢
随着可再生能源制氢受关注度的不断提升,作为自身业务的延伸,燃料电池企业布局电解水制氢正在成为趋势。目前,国电投氢能公司、亿华通、鸿基创能、宁波中科等多家燃料电池知名企业已进入该领域。燃料电池企业进军电解水制氢领域的环节包括入局电解水制氢设备、电解水制氢膜电极及质子交换膜、制氢测试设备及电解槽生产设备。预计2022年,将有超过20家燃料电池企业布局电解水制氢。
7、可再生能源制氢规模有望达到5万吨/年
作为解决风、光消纳的重要选项,和未来替代“灰氢”的主要路径,可再生能源制氢正在得到越来越多的支持。2021年,国内多地布局“风光储氢一体化”项目,可再生能源制氢与上游风电、光伏发电的协同发展进入探索和示范阶段。
在“十四五”期间,我国将开展规模化可再生能源制氢示范,推进可再生能源发电制氢产业化发展,打造规模化的绿氢生产基地。预计2022年,可再生能源制氢示范项目将加速落地,国内制氢可再生能源规模将达到约2GW,绿氢产量可达5万吨/年。
8、冶金用氢需求有望达到30万吨
以氢气代替煤炭作为还原剂的氢冶金技术,是冶金工业实现脱碳的最佳路径。目前,我国冶金行业正在加快推动氢能应用,已有8家钢铁公司率先布局氢冶金。在碳中和背景下,低碳减排要求将逐渐成为钢铁、冶金行业的发展目标,推动氢冶金替代高碳排放的传统工艺。预计2022年,布局氢冶金的企业将超过10家,冶金用氢需求有望达到30万吨。
9、国家级氢能创新平台将建成
推动氢能产业发展,需要从国家顶层设计的角度,加强基础研究、关键技术和颠覆性技术创新,系统构建支撑氢能产业高质量发展的创新体系。预计2022年,我国将建成国家级氢能产业创新支撑平台,聚焦氢能重点领域和关键环节,在质子交换膜燃料电池技术、关键材料、可再生能源制氢转化效率及单台装置制氢规模、氢能基础设施环节等方面的核心技术研发快速取得突破,推动氢能交通、储能、发电、工业领域示范项目应用的落地。
10、国际一流氢能企业、技术加快进入中国市场
随着氢能产业在全球“遍地开花”,氢能领域的合作正在成为国际合作新方向,而中国市场则成为国际一流氢能企业正向布局的目的地。目前,已有西门子、康明斯、蒂森克虏伯、丰田、现代、巴拉德、液化空气、林德等众多知名跨国公司在中国布局氢能产业。