通俗易懂的科普氢能源应用

氢能源号称是人类第三次能源革命，是未来人类社会能源的主要载体，也是碳达峰、碳中和的主要担当，基于此，也基于网友的邀约再次针对氢能源的应用场景给大家做个简单的浅阅读科普。

氢气在正式作为能源载体被大众热议和推进之前，本来在广义日常生产活动中已经有着广泛的应用。如下：

1.氢气用于生产碳钢、矿石的直接还原（即使用氢气和合成气将氧气从铁矿石中分离出来）、特种金属加工(主要是金属合金化)，平板玻璃生产(氢气用作惰性气体或保护气体)。

2.氢气在化学工业中作为原料的用途。氢气是制造氨的基本原料，因此也是制造化肥的基本原料；氢气用于加工中间石油产品，用于将原油加工成汽油和柴油等精炼燃料，也可用于从这些燃料中去除硫等污染物。

3.在电子工业中，用作保护气体和载气，用于沉积过程、清洗、蚀刻、还原过程等，以及在发电中的应用，例如和半导体加工，发电机冷却或电厂管道的防腐。

4.高纯度氢气也用作气相色谱中的载气。

5.用于农业保鲜和健康养生。

下面我们重点说明作为未来能源担当，氢能源主要应用场景和领域。

我们先从氢气应用方式上展开讨论应用场景，目前主要有三个路线在开发推进：

1.用于氢燃料电池（主要路线）。

2.用于合成“液态阳光”，制取成甲醇，基于甲醇的储运存的便利性根据状况直接燃烧使用或者重整成氢气使用。

3.像传统化石能源一样，直接用于氢燃料内燃机。下面具体展开来看。

一、氢燃料电池。

燃料电池本质上就是一种发电装置。所以大家可以简单粗暴理解为只要用电的地方就可以使用氢燃料电池，无论是动态或者静态的应用场景。基于此，应用场景就比较广泛了，下面具体说明一些典型的应用场景。

1.广义交通领域（涉及海陆空应用领域）

1）车（包含商用车、乘用车、各种特种车辆，等等一切车辆（连电动自行车都可以哈））

2）船（游艇、货轮等等一切船）

国内氢燃料运输船

3）飞机（小型无人机、大型客机、货机等等）

零排放氢燃料飞机

2.储能领域。

氢储能示意图

由于电能具有在网的特性，所以在使用有冗余、或者稳定输送（尤其基于可再生能源的发电）等限制情况下需要储能载体，基于此会衍生出大量的储能应用场景。当然现在已经有各种的储能方式了，我们简单说明一下氢储能的优点。

1）储能的主要目的在于对再生能源发电的调峰和调频。
2）锂电储能自然衰减周期为1个月左右。氢储能则可以实现跨季储能。氢储能能量密度是锂电储能的100倍以上。
3）在基于未来80%的可再生能源渗透率下，氢储能具备在极端条件下持续120小时（5天）以上发电的能力。（用没法及时上网输出的弃电来制取氢气，储存起来在需要的时候再用燃料电池进行发电输出的过程）
4）氢储能规模越大成本越低。

5）也可以结合和甲醇的相互转化实现储能。

3.电源领域。

氢燃料移动电源

1）离网式电源：比如电网没法覆盖的区域。

2）基站电源。

3）手提式移动电源（小型风冷式燃料电池结合微型储氢系统）

4）车载移动电源

4.社区等热电联供。

在采用氢燃料电池发电给社区等供电时，同时将燃料电池电化学反应发电过程中同步产生的热能加以利用，比如用于提供热水或者冬季采暖等应用，统称为热电联供。这种方式使得氢气使用效率得到了最大化，可达到80%以上（直接用电效率一般在40%~60%区间）。

二、合成“液态阳光”

关于氢能源产业的大众应该都清楚中国科学院大连化学物理研究所（简称大化所）的李灿院士团队已经在兰州有个示范项目在投产了。简单来说就是基于可再生能源制氢后进行二氧化碳捕捉，生产绿色甲醇，简称“液态阳光”。生成的甲醇可以像传统的石化燃料（柴油、汽油、等等）进行存储，运输等。至于甲醇如何应用，则既可以直接当成新能源进行燃烧，也可以再次重整成氢气进行应用。至于未来会如何走向，基于TCO市场会有个最终的选择。

兰州“液态阳光”示范项目工厂

三、氢燃料内燃机

这个就比较好理解了，就像现在的内燃机一样，直接去燃烧氢气作为动力输出。目前也有一些尝试应用在进行。比如国内的红旗轿车开发的氢燃料内燃机、丰田开发的氢气内燃机。好处就是既环保又相对对氢气的纯度要求没有太高（可以减少提纯氢气的效率损失），至于会不会成为主流，也取决于技术、成本等因素。

氢燃料内燃机

以上就是整个氢能源未来应用的场景，您明白了吗？可以留言讨论！