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氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，是人類的?zhàn)略能源發(fā)展方向，在未來全球能源結(jié)構(gòu)變革中占有重要地位。
作為我國氫冶金先行者的寶武鋼鐵集團(tuán)近日因重組山鋼的消息受到行業(yè)普遍關(guān)注，兼并重組后寶武產(chǎn)能將達(dá)到1.5億噸規(guī)模，居于世界首位。
值得注意的是，早在2019年，中國寶武、中核集團(tuán)、清華大學(xué)三方簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術(shù)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，三方將資源共享，共同打造世界領(lǐng)先的核冶金產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。
眾所周知，核能是高效、低耗、環(huán)保、清潔的能源代表。核電已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，氫能和電能一樣，都屬于無污染的二次能源，那么為什么不直接利用核能發(fā)電，反而是利用核能發(fā)電后，再將電能轉(zhuǎn)化為氫能，再用氫能轉(zhuǎn)化為電能，豈不是多了一個(gè)中間環(huán)節(jié)，造成能源轉(zhuǎn)化效率低下？
氫能憑借著燃燒值高、無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為了未來最有希望大規(guī)模利用的清潔能源。多年前，氫能和電能就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了相互轉(zhuǎn)化。
電解水制氫是將電能轉(zhuǎn)化為氫能的一種較為便捷的方法，即在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。反之亦然，氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，其基本原理是電解水的逆反應(yīng)。
核能制氫是將核反應(yīng)堆與先進(jìn)制氫工藝耦合，進(jìn)行氫的大規(guī)模生產(chǎn)。核能制氫具有不產(chǎn)生溫室氣體、以水為原料、高效率、大規(guī)模等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來氫氣大規(guī)模供應(yīng)的重要解決方案，為可持續(xù)發(fā)展以及氫能經(jīng)濟(jì)開辟了新的道路。
也因此，目前美、日、韓、法等國都在開展核能制氫的研究，我國200MW高溫氣冷堆商業(yè)示范電站建設(shè)項(xiàng)目已被列入國家科技重大專項(xiàng)，被視為最有可能突破核能制氫反應(yīng)堆型。
那么氫能相比電能有哪些優(yōu)勢(shì)？首先從儲(chǔ)存性能來看，與電能相比，氫能更易儲(chǔ)存。所有化學(xué)元素中氫的重量最輕，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為水密度的萬分之一。在負(fù)252.7℃時(shí)，為液體，密度為僅為水的十五分之一。
氫能的儲(chǔ)存方式有：氣體儲(chǔ)氫法，氫氣可以像天然氣一樣使用巨大的水密封儲(chǔ)罐用低壓儲(chǔ)存，該方法適合大規(guī)模儲(chǔ)存氣體時(shí)使用；液體儲(chǔ)氫法和固體氫儲(chǔ)存等。此外，科學(xué)家正在探索玻璃微球儲(chǔ)氫、無機(jī)物儲(chǔ)氫等。氫能的儲(chǔ)存是目前氫能應(yīng)用的主要技術(shù)難點(diǎn)。
以氫能汽車為例，它分為兩種，一種是氫內(nèi)燃機(jī)汽車，以內(nèi)燃機(jī)燃燒氫氣（通常透過分解甲烷或電解水取得）產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)汽車。氫燃料電池車是由產(chǎn)生的電力推動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)推動(dòng)車輛。
相比電動(dòng)汽車充點(diǎn)時(shí)間長、續(xù)航力差等缺點(diǎn)，氫能汽車添加能源更加快捷，基本和燃油車加油的速度差不多。
其次，我國在核電、風(fēng)電、水電都存在一定的棄電現(xiàn)象。以中核集團(tuán)為例，僅2018年其棄電量約有100億度，若用于電解水制氫，可生產(chǎn)氫氣20億Nm3，約17.8萬噸，利用棄電制氫已經(jīng)具備了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模條件，從而解決中國核電能源消納問題。
目前世界每年生產(chǎn)氫的數(shù)量約7000萬噸，中國占全球的三分之一。其中常規(guī)電解水(堿性電解)僅占4%，化石燃料生產(chǎn)占比為96%。主要是電解水產(chǎn)氫效率（55%～60%）較低，即便采用最先進(jìn)的電解水技術(shù)，將電解效率提升為90%。但由于目前大多數(shù)核電站的熱電轉(zhuǎn)換效率僅為35%左右，因此核能電解水制氫最終的總效率僅為30%。
綜合來看，核氫與核電都是以核能為基礎(chǔ)產(chǎn)生的二次能源，是人類能源體系的兩大方向，氫能相比電能有更輕、易存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，兩者能夠相互轉(zhuǎn)化形成互補(bǔ)。未來，隨著制氫成本的降低和產(chǎn)、儲(chǔ)等技術(shù)的破，氫能將更好地造福人類社會(huì)。
