人們對于氫氣最深的印象，能夠就是五彩斑斕的氫氣球。不過，大師不太清楚的是，作為一種高效、清潔的動力載體包養行情，氫能在全球動力轉型中飾演著越來越主要的腳色。那么，氫氣真的能慢慢發展為未來的動力支柱嗎？
為何要發展氫能
近年來，全世界都在積極摸索綠色、低碳、可持續的動力解決計劃。氫能作為一種高效、環保且可再生的動力，遭到了世界各國的廣泛關注。中國作為全球最年夜的動力消費國，已將包養氫能產業視為未來動力轉型的主要標的目的。
根據《中國氫能產業發展報告2020》，預計到包養網2050年，氫能將在我國動力結構中占據10%的份額。國家發改委和動力局聯合發布的《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》強調，氫能作為我國未來動力結構的主要組成部門，是推動動力終端綠色低碳轉型的關鍵載體，也是國家重點發展的戰略性新興產業。
盡管中國的氫能產業仍處于起步階段，但恰是這種初創狀態，使其站在了歷史性的機遇窗口。為了加快清潔動力發展，我國當局已發布一系列鼓勵與支撐政策，特別是對綠色產氫行業給予了重點政策和資金支撐。這些辦法將在未來一段時間內為氫能產業供給堅實支撐，推動其安康穩定發展。
在市場層面，氫能在路況（如氫燃料電池汽車）、工業及動力儲存等領域的應用正敏捷增長。為了實現氫能規模化應用，我國正積極推進從產氫、儲氫、運氫到用氫的全產業鏈協同發展，以期下降整體本錢、進步綜合效益。此外，氫能還無望在化工、冶金、制冷等傳統產業中，開拓新的應用場景，進一個步驟拓寬其發展空間并創造更多增長機遇。
結合國際動力趨勢、我國動力資源狀況以及“雙碳”目標，筆者認為，氫能的發展不僅是全球動力趨勢，更是我國動力發展的必定選擇。通過發展氫能，我們將更好地實現動力轉型，滿足經濟社會發展的需求，同時為全球綠色低碳目標貢獻氣力。
發展氫能要解決幾個問題
今朝，我國已成為全球最年夜的制氫國，并且在可再生動力裝機量方面，位居全球首位。這讓我國在清潔低碳的氫能供給領域，展現出宏大的發展潛力。
但是，氫能的規模化應用，仍面臨兩年夜技術難題。
起首是制氫本錢問題。制氫本錢比較高，尤其是電解水產氫——其本錢重要受可再生電力價格影響。此外，電解水產氫等綠色產氫方法，還需在技術效力、穩定性和本錢方面持續優化。
其次是氫氣的儲運問題。由于氫能生產與應用能夠存在時空分布差異，導致其儲存與輸送過程不成或缺。特別是氫氣的平安、高效和低本錢儲運，是氫能真正融進并規模化應用于現有動力體系的需要條件。
除了技術難題，政策與法規環境，也是影響氫能發展的主要原因。今朝，關于氫能在產氫、儲存、運輸等環節的包養網法規和標準，尚處于完美階段。信任隨著一系列軌制體系的完美和健全，氫能產業將生發更年夜的動力，吸取更強勁的動能。
現在，大批資本和企業正進進氫能產業鏈，預示著這一行業將持續繁榮。這意味著，雖然我國氫能產業仍面臨一些挑戰，但擁有著廣闊的發展空間。
產生氫氣的幾年夜途徑
氫氣的生產重要有四年夜技術路徑：電解水制氫、化石動力制氫、工業副產制氫及生物質制氫。
從長期視角看，電解水制氫能夠是未來主流的產氫方法，其他多種產氫技術將作為補充手腕，配合構建多元化制氫格式。從中短期角度來看，電解水制氫仍面臨技術瓶頸和可再生電力本錢等挑戰，其廣泛應用仍遭到制約。比擬之下，化石動力產氫，憑借低本錢和現有包養網的年夜規模基礎設施，在中短期內仍將維持主導位置。
水制氫，被認為是最可持續的途徑——原料本錢昂貴且取用便利，燃燒釋放能量后，又再天生水，循環往復、取之不盡，整個過程不會形成任何環境淨化。例如，電解水產氫可以耦合可再生動力實現綠色產氫。
但現階段，水制氫仍面臨動力應用效力低下、工程適配性缺乏及經濟性挑戰。推動電解水制氫技術的廣泛應用與產業化，焦點在于下降清潔電力的本錢，增強其整體經濟性和市場競爭力。此外，制氫催化劑長效穩定性的維持，也是當前電解水制氫技術中亟待衝破的技術難題。
筆者地點的研討團隊結合多相催化（編者注：在兩相〔固—液、固—氣、液—氣〕界面上發生的催化反應，工業中應用的催化反應年夜多屬于多相催化）的研討特點，專注摸索從水中提取氫氣的科學過程。“水中取氫”的焦點步驟是水分子的活化——水分子具有很高的熱力學穩定性，是以在低溫條件下實現水的活化并高效制氫，是當後面臨的關鍵科學挑戰。
近年來，團隊在“水中取氫”與“重整產氫”標的目的，發表了多篇具有國際影響力的科研論文，并構成了一系列發明專利。例如，我們與一起配合者比來的兩項結果均圍繞制氫反應過程的分歧科學技術關鍵難點，進行摸索衝破。一項研討聚焦于制氫催化劑的穩定性問題，進一個步驟開創了一種全新、具有廣泛適用性的高活性產氫催化劑穩定戰略，為開發高效、穩定的制氫技術供給了全新思緒。另一項則聚焦于乙醇和水分子重整的零碳排放制氫路徑，將為零碳排放的工業制氫奠基堅實的科學基礎，為未來清潔動力的發展供給了主要的技術支撐。
要實現氫能產業的綠色、可持續發展，還需解決一系列科學技術和應用難題。具體來說，針對中短期內仍占較年夜比例的化石動力制氫和工業副產制氫過程，應繼續發展二氧化碳捕集與應用技術，在把持本錢的同時，盡能夠實現綠色環保；對于綠色可持續的催化產氫過程，需進一個步驟優化效力以減少碳足跡；對于未來將成為主流的電解水產氫過程，若何進步其集成度、規模化以及下降可再生電能本錢，則是焦點問題。
做化學研討，尤其是基礎研討的人，都盼望本身的結果既能“上書架”，也能“上貨架”。未來，我們將緊密關注行業動態，聚焦產氫及相關過程的焦點科學技術問題，發展綠色清潔的可持續產氫、儲氫、運氫和用氫技術，推動嚴重的原創性科學研討實踐落地，助力中國在氫能領域獲得國際領先位置。
（作者：高子睿 馬丁，分別系北京年夜學化學與分子工程學院博士后，傳授）
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