生產氫氣的常見方法包括:
這是五種常見的制氫方法。第壹種常規燃料是指天然氣，它是不可再生的化石燃料。顯然這種方法無法推廣。投入巨大的人力、物力、財力發展電動汽車的初衷是減少對常規能源的依賴，減少二氧化碳的排放。但這樣會產生大量的二氧化碳，加劇溫室效應。而且我國天然氣的儲能相對有限，對CNG汽車造成壓力，更不用說制氫了。
甲醇重整制氫也很常見，在上個世紀得到了廣泛應用。理論上，甲醇制氫確實可以實現零排放，但甲醇不像江河流水那樣可得；甲醇主要是壹氧化碳和二氧化碳在壓力下催化加氫合成的。使用的原料主要是天然氣、石腦油、重油、煤和焦炭。燃料是否清潔不僅取決於燃料本身，還取決於獲得或制造的燃料是否有汙染。那麽甲醇制氫並不是壹個理想的選擇，車輛燃燒甲醇也沒有意義。
工業副產氫氣主要來自焦爐煤氣的變壓吸附過程。作為副產品，還是要看主體，主體本身不夠幹凈，氫氣的大規模生產和應用就不用討論了。近年來，水和鋁制氫技術炙手可熱，但這種制氫方式也存在汙染問題。以現在的技術似乎沒有理想的“清潔制氫”方式，所以氫燃料的普及似乎無望，唯壹的希望就是“電解水制氫”，但似乎還是不太靠譜。
2021出現“停電”。初衷是為了淘汰垃圾產能或者打擊虛擬貨幣行業，但實際上確實存在缺電的問題；那麽通過電解水來生產氫氣是行不通的。電解水可以獲得氫氣，這是壹種非常成熟的制氫方式，但是損耗也特別大。
氫燃料汽車不是“用氫氣代替天然氣”，燃燒氫氣產生熱能的“燃氣汽車”，實際上是電動汽車。
向氫燃料汽車的儲氫罐中充入氫氣，在增程模式下，消耗氫氣發電，電流輸入電池組和電機，實現充電和驅動車輛；這是典型的“增程式電動車”。壹公斤氫氣通過燃料電池在車輛上發電，可以轉換約20千瓦時的電力。普通代步車高速巡航行駛的耗電量在20kwh/100km以上，中大型車可達30kwh左右，即“百公裏耗氫量可達1.0-2.0kg”。
而用電解水制備壹公斤氫氣的耗電量約為60kwh，那麽跳過“電制氫，氫轉電”的過程，就意味著這款氫燃料增程電車的實際耗電量達到約60-120kwh/100km？其實就是這樣，浪費有限的電能。
有人認為光伏發電、電解水制氫、氫燃料增程是可行的，這似乎有點天方夜譚；光伏發電的效率並不高。根據計算，1的功率能有200瓦左右就不錯了。假設壹輛車需要加滿5kg氫氣，制氫需要300kwh左右。要在壹小時內獲得300kwh的電力，大約需要1500塊光伏電池板，電池板的成本相當高。
所以這種方式制氫的成本會很高。其次，儲氫罐的成本也很高。目前每公斤高壓儲氫成本在6000元左右，實際制造成本和儲運成本極高。即使這款車量產了，也不能用。因此，氫燃料汽車目前似乎沒有什麽前景。
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我們單位有個車間負責生產氫氣，非常危險！我喜歡爆炸。有壹次200多斤的閥門飛了好幾公裏！給附近居民的房子都被震碎了。我們的技術是燒煤，然後產生壹氧化碳，通過反應得到氫氣，成本非常高。氫氣不好儲存運輸，愛爆炸！如果放在車上，會有壹點點漏，碰到燈很容易爆炸！
2022年，即將到來的北京冬奧會刮起了壹陣氫能旋風。冬奧會火炬接力全部使用氫能源。在核心賽區，延慶和張家口投入700多輛氫燃料公交車用於日常交通。
這股“氫氣旋風”也刮到了a股市場，氫能概念翻紅發紫，刺激個股頻繁漲停——主營輸氣設備的精誠股份，去年2月65438+實現14漲停，股價單月暴漲300%；主營高壓容器的石頭重裝，實現了六連板；氫能動力產品開發的動力源也是在上個月下旬連續三天漲停。
這是目前火熱的氫能的縮影。與其他新能源相比，氫能不僅儲量大、無汙染，還具有零碳排放的特點。單位質量的能量是石油的3倍，煤的4-5倍。此外，氫能應用場景廣泛，氫燃料電池可供應重型卡車、有軌電車、船舶、無人機、分布式發電等行業；綠色制氫還可以解決太陽能和風能發電的間歇性和波動性問題。
據中國氫能聯盟預測，到2025年和2035年，中國氫能產業產值將分別達到1萬億和5萬億。
雖然氫能前景廣闊，但落地的困境也不容忽視。
在國外，日本和美國的氫能占其總能源的10%以上。日本擁有世界上最多的加氫站，而美國的氫能價格最低，兩國的燃料電池應用都已投入商業銷售。
另壹方面，在中國，目前氫能的比例僅為4%。據未來智庫預測，2020年中國氫能總成本約為60-80元/公斤，與30元/公斤的商業價格相差甚遠。
氫能價格居高不下可以追溯到制氫、儲氫、運氫三大環節，使得我國氫能發展面臨起步不利、技術瓶頸、規模制約等諸多困難，難以“降成本”。
那麽，如何拆解氫能成本降低的問題呢？怎麽破解？
01“科技樹”制氫
中國的能源結構可以概括為“富煤、貧油氣”。這種特殊的結構使中國成為名副其實的“煤電”——大量的化工產業平均每天消耗95萬噸煤炭資源，同時產生巨量的化工副產品。
在這些副產品中，焦爐煤氣和氯堿是極其方便的制氫原料。我國氫能產業發展初期，以化工生產中的副產物作為主要供氫來源的原料，以節省制氫投資，降低成本。
憑借壹次資源優勢，中國在短短幾年內成為世界上最大的氫氣生產國。2020年，中國氫氣產量將超過2500萬噸，連續多年位居世界第壹。
但成功是蕭何，失敗是我。
化學副產物產生的氫能有壹個致命的問題——不能算是真正的“綠色能源”。
其實根據制氫工藝的不同，氫能大致可以分為三類:灰氫、藍氫、綠氫。其中氫氣是通過提純工業副產品得到的，俗稱“灰氫”。煤或天然氣裂解得到的氫氣是“藍氫”。“綠色氫”就是通過可再生能源、電解水等方式，實現100%零碳排放、零汙染。
“灰氫”和“藍氫”本質上還是使用化石燃料提供能源，會產生大量的碳排放。相關研究表明，制造“藍氫”產生的碳足跡比直接使用天然氣或煤炭高20%，比使用柴油高60%左右。“灰氫”的汙染甚至高於18%-25%。即使使用碳捕獲和存儲技術(CCS)來減少碳排放，也仍然是杯水車薪。
換句話說，為了滿足氫能行業零碳排放的核心理念，行業只能期待綠色氫。
但是中國的綠色氫產能真的少得可憐。由於中國的氫能產業與歐美和日本相比發展相對較晚，為了在短時間內快速發展，中國寧願依靠優勢資源煤來發展氫能產業，代價是延遲了制備“綠色氫”所需的基礎設施投資和相關技術的發展。2020年我國灰氫比例將超過60%，綠氫仍不到1%。
壹份經濟報告顯示了綠色氫和灰色氫之間的成本差距:
在我國，電解水制氫的平均成本為38元/kg，其中電力成本占總成本的50%以上，而工業副產品制氫的平均成本僅為8-14元/kg。這意味著工業電價要從現在的0.6 kw·h減半到0.3 kw·h以下，綠氫才能有市場競爭力。
但與歐美日等國家相比，歐盟綠色氫的成本價低於14元/公斤；美國的綠氫在12元/公斤左右，而日本的綠氫成本固定在13.2元/公斤。
如何將綠色氫從奢侈品變為經濟適用品，成為困擾中國氫能產業的壹大難題。
導致綠氫成本高的兩大因素是耗電量和設置電解池的成本。歐美給出的答案是政府引導+技術創新。
在歐盟，自2020年起，政府主導投資安裝6兆瓦可再生氫電解槽，降低企業制造綠色氫時電解槽的成本。
技術上，歐盟摒棄了工業用電電解水的模式，采用PEM技術電解氫氣。PEM技術的電解槽結構緊湊，體積小，使得其電解槽的電流密度通常是堿性水電解槽的4倍以上，效率極高。平均每生產1立方米氫氣可節約1度電。
如果想讓這棵歪歪扭扭的“科技樹”重回正軌，需要投入大量的時間和資金成本。
去年6月，165438+10月，中石化建成首套PEM氫氣凈化裝置，其陰陽極催化劑、雙極板、集流體等關鍵核心材料全部國產化，制氫效率超過85%。這個投資的門檻是幾十億，研發周期兩年多。
寶豐能源也在大力投資綠色氫項目。其在互動平臺上稱，2021年4月，歷經兩年，公司首批制氫項目全部投產，預計年產“綠氫”2.4億立方米，“綠氧”1.2億立方米。根據其公開披露的數據，近兩年來，寶豐能源在綠色氫項目上的投入超過20億元。
除了兩家有代表性的頭部企業，中下遊大部分企業還在生產灰氫。如何把歪歪扭扭的灰色氫科技樹變回綠色氫產業，必將需要長期的產業引導。
被“氫脆”困住的儲氫
作為壹種化學活性氣體，氫氣需要在生產後以安全和經濟的方式儲存。儲氫不僅是我們國家頭疼的問題，全世界都沒有好的解決辦法。
國內主流的方法是采用高壓氣態儲氫。目前國內儲氫瓶成本約2.7萬元，配套設施價格654.38+0.5萬元。與美國相比，儲氫瓶價格在22000元左右，略低於中國，但也較高。
成本高源於氫的調皮特性，學術上稱之為“氫脆現象”。
所謂“氫脆”是指氫會聚集在金屬晶粒附近，破壞金屬的結構，使金屬脹氣變脆。氫會在金屬中積聚成18.7 MPa的高壓，是表面壓力的187倍。更糟糕的是，氫脆壹旦產生，就無法消除。
氫脆在歷史上造成過嚴重事故。
1943 16年10月16日晚上，俄勒岡造船廠壹聲巨響，未交付的自由輪突然斷成兩截，當時引起了極大的恐慌，大家都以為是納粹黑科技。
無獨有偶，2013年，世界上最寬的橋梁——舊金山-奧克蘭海灣大橋進行了即將通車的測試。然而，在短短兩周內，負責將橋面固定到水泥柱上的安全螺栓開裂，96個安全螺栓中有30個斷裂，使這座橋幾乎成為壹座廢物。
為了緩解“氫脆”的困擾，世界上想出了壹個特殊的解決辦法——低溫液氫儲存。將氫氣壓縮成液體，可以大大避免氣態氫氣帶來的安全隱患。
壹般認為，液氫的儲運技術是儲氫技術發展的壹個重要方向。
但目前我國液氫儲運技術相對落後，缺乏大容量、低蒸發率的液氫儲存設備的開發。只有少數研究關註高壓氣態氫儲存。
例如，2020年，中科院寧波材料所采用高強高模碳纖維作為儲氫瓶的內膽，大大提高了儲氫瓶的性能。企業方面，精誠股份投資了亞洲最大的高壓儲氫瓶設計檢測中心和生產線。
儲氫的成本是壹座山，但道路是漫長的，這是修遠。
03《爸爸不疼媽媽不愛》氫運
運輸氫氣作為氫氣出廠前的最後壹步，在整個氫能產業鏈中占有重要地位。
然而，長期以來，我國氫交通產業壹直處於“爸爸不愛媽媽”的局面，沒有系統的規劃——中央和地方層面的戰略規劃幾乎都提到了氫的生產和終端應用。
理論上，氫運輸行業可分為短途運輸和中長途運輸。短途運輸可以依靠長管拖車，中長途運輸對成本敏感得多。經濟的方法之壹是在運輸之前將氫氣轉化為高密度的液氫。
液氫可以適應陸運和海運的方式。在陸地運輸上，液氫儲罐最大容積可達200立方米，是長管拖車模式的兩倍。海運液氫儲罐最大容積可達1000立方米。在歐洲和加拿大的氫運輸中，采用的是海運液氫的方式。
如此重要的液氫，國內產能極低。目前僅有陜西興平、海南文昌、中國航天科技集團六院101所、西昌衛星發射中心等液氫工廠。，主要服務於航天發射，總產能只有4t/d，海南文昌最大的液氫廠也只有2t/d..目前我國民用液氫市場基本空白。
與歐美相比，美國是世界上最大、最成熟的液氫生產和應用地區，液氫工廠超過15座，均為中大型，總產能為375 t/d，此外，亞洲有16座液氫工廠，其中日本占2/3。
另壹種是管道輸送，但現實是我國氫氣管網嚴重不足，全國只有100km氫氣管道，主要分布在渤海灣和長三角地區。根據2016年的統計，全球共有氫氣管道4542km，其中美國2608km，歐洲1598km。
目前，中國僅在《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》中提到，預計2030年建成1000m長的氫氣輸送管道。與國外相比，管道運輸已經開始形成與上下遊的全面聯動。
比如德國人在北萊茵-威斯特法倫州鋪設的240公裏氫氣管道，不僅僅是給用戶供應氫氣，還被工業使用。德國法蘭克福的氫氣管道直通加氫站和氯堿電解廠，可以省去壓縮機直接供氫。
綜上所述，由於缺乏上層規劃，我國氫能運輸仍處於“地方割據局面”，尚未形成規模經濟。
關鍵詞:液氫
氫能產業相關問題很多，但氫能產業亟待解決的問題集中在儲存和運輸上。
原理很簡單。“綠色氫”的生產技術可以壹步壹步叠代，但如果氫不能長期低成本儲存，生產更多的“綠色氫”就會增加消耗。
此外，如果不能方便地運輸氫氣，氫能的廣泛應用是不可能的。與電力行業相比，能夠讓電力在全國範圍內廣泛使用的，是高壓輸電技術的成熟。
氫氣儲存和運輸的來源是液氫。
無論是儲存端的低溫儲氫技術，還是中長距離的液氫運輸，都少不了大型的液氫。因此，如何提高液氫產量，開發相關儲運設備，是降低氫能應用成本的關鍵。
歐美日氫能產業的發展也可以證明這壹點。早在《未來氫能和燃料電池前景總結報告》中，歐盟就提到了液氫的重要性，同時對液氫的投入也從不吝嗇。在法國2021，壹個液氫廠的投資超過1.5億美元。
美國壟斷了全球85%的液氫生產和應用。據美國氫能分析中心統計，借助液氫，美國氫能廣泛應用於石油化工、電子、冶金等行業，這兩個行業平均每年消耗8.2萬噸液氫。
日本在液氫加氫站方面處於領先地位。液氫加氫站占地面積小，儲量大，甚至制氫都可以在加氫站完成。
目前日本已建成142座，占世界加氫站總數的25%。依托加氫站，日本在燃油車投入使用方面領先世界，燃油車商業化也是世界最好的。
因此，我國液氫迫切需要從目前的軍事和航天領域走向大規模民用。
思考壹下歐美日的液氫發展，我們有很多值得借鑒的經驗，簡單來說，包括三點:
壹是政策引導，提前做好相關工作的鋪墊。2021年5月，國家有關部門先後發布了《氫能汽車用液氫》、《液氫生產系統技術規範》、《液氫儲運技術要求》三個文件，並制定了三個國家標準，將對液氫的發展起到關鍵的引領作用。
二是龍頭企業率先建設大型氫氣液化系統。液氫生產裝置建設成本高，龍頭企業必須率先投產，增加生產規模，才能有效降低單位成本。
三、系統整合相關資源，發揮產學研機制的作用。比如，政府、研究機構、企業要建立產學研氫能源合作平臺，第壹時間將科研產品應用到實際生產中。
05結論
世界已經進入雙碳時代。國際氫能委員會預測，2050年氫能將占全球能源消費總量的18%，催生年產值2.5萬億美元的產業。
世界各國對氫能的重視程度越來越高，歐美日的氫能產業規劃已經完成2050年以後，並且還在不斷叠代更新；在中國，自2021氫能被列為十五計劃重點發展產業以來，國家和地方政府迅速出臺了400多項政策，規劃了2025年前的產業發展目標。
壹場關乎產業政策和技術競爭的產業爭霸賽已經打響。