近日，由中石化主办的氢能应用现代产业链建设促进会暨优质发展论坛在北京举行。中国科学院院士、中石化副总工程师谢在库在主题演讲中表示，氢能有助于工业企业减碳，实现中国“双碳”目标非常重要。目前，氢能工业的应用前景广阔要大力发展氢能、氢能产业和氢能经济。
从能源结构变化趋势来看，可再生能源在双碳目标下的比例将越来越高。谢在库说，能源结构决定了二氧化碳的排放。“在双碳目标下，能源化工的重要发展方向包括分子炼油、绿色化工、高端材料、节能技术、循环化工、二氧化碳技术、可再生能源、氢基工业、人工智能等。其中，氢基工业和氢能是能源结构调整的关键。”氢能不仅是二次能源、能源载体，也是工业原料，将支持未来经济社会的可持续发展。因此，有必要发展氢能、氢能产业和氢能经济。
“未来，氢能经济在中国工业中的比重和份额将高于现在，涉及工业、交通、建筑、发电等行业。氢产业将从灰氢和蓝氢发展到绿氢。”谢在库表示，要推进氢能产业核心技术创新，特别是绿氢核心技术创新。
制氢:可再生能源制氢具有生命力
谢在库认为，未来电解水制氢在可再生能源发电中所占比例非常大。“目前，我国可再生能源发电成本大幅下降。可再生能源电解水制氢具有生命力。”
电解水制氢主要有三种技术路径。一是目前广泛使用的碱性电解水制氢，其特点是启停快，已在工业上得到应用，需要开发系统集成和配套技术。二是质子交换膜电解水制氢，具有启停快的特点，但面对贵金属电催化剂成本高的挑战，需要进一步研究复合材料和非贵金属材料来降低成本。三是固体氧化物电解水制氢。由于部分电能被热能取代，转化效率可达85%以上。预计该技术将尽快突破材料的高温稳定性，在大规模电解水制氢中发挥作用。
此外，核能制氢也是一个重要的发展方向，包括高温气冷堆与固体氧化物电解水制氢的耦合，以及热化学循环制氢。关键是突破耐高温材料及相关设备。
“光催化制氢是人类能源利用的重要目标。”谢在库提到，除了可再生能源电解水制氢、核能制氢外，还有光催化制氢、生物制氢等方法。
储氢:化学储氢已在相关场景中示范应用
在氢储能方面，谢在库从化学角度分享。
“由于可再生能源具有波动性，在光伏和风能充足时储存电能，必要时释放储存电能。”谢在库提到，氢储能的重点是选择合适的氢储存化合物，如甲醇、氨、有机化合物等。关键是脱氢和加氢系统的协调，目前仍面临许多挑战。据他说，中国石化团队在这方面积累了多年的研究。
说到储氢，液体阳光是一个热门话题。谢在库表示，中国科学家通过光伏发电、电解水制氢、氢与二氧化碳反应，开展了将太阳能转化为化学能的技术探索和示范。
氢：氢基产业内涵丰富
在氢利用方面，谢在库认为氢基产业内涵丰富。
“化工离不开氢。”谢在库表示，中石化正在发展绿氢炼化，将绿氢引入炼化过程，减少二氧化碳排放。煤化工二氧化碳排放量很高，但如果与绿氢耦合，可以减少二氧化碳排放。此外，与甲醇制烯烃相比，合成气直接制烯烃将进一步节能减排。我国科研机构和企业进行了大量探索，已进入试点阶段。
氢基工业还包括钢铁、冶金等工艺。“钢铁工业和冶金工业一般采用高炉-转炉炼钢工艺，二氧化碳排放相对较高。然而，如果从碳还原到氢冶炼，二氧化碳排放将大大降低，甚至没有二氧化碳排放。”
氢基工业还包括建材领域。“碳酸盐分解占建筑材料领域的大部分碳排放。有了减碳的想法，也有了相对明确的发展路径，但技术还没有取得突破。耦合建材工业和化工工业，即碳酸盐分解与可再生能源氢或甲烷等氢分子耦合，可减少二氧化碳排放。”
“建设电化工厂甚至光化工厂是实现氢基产业可持续发展的重要组成部分。”谢在库认为，有必要研究热催化、电催化、生物催化和光催化，以支持石化、冶金、建材及相关产业的可持续发展。“中石化在化石能源制氢方面有良好的工业和技术基础，正在促进可再生和可持续氢能核心技术的发展。这是一个开放的合作领域。”
