氢气燃烧产生的唯一废物是水,它甚至不会造成污染。凭借这一优势,氢能成为业内最受期待的黑马。
据国际氢能委员会称,到2030年,全球氢能领域的总投资将达到5000亿美元。从全球来看,亚洲和欧洲已成为氢能产业发展最快的地区。
然而,经过几年的发展,我国氢能产业虽然在技术创新和政策环境方面取得了突破,但一直未能大规模应用。
万亿级新能源趋势下,中国氢能产业如何突围?近日,在上海举办的“碳达峰、碳中和背景下的氢能产业发展高端论坛”上,中国工程院院士涂善东为中国氢能产业发展建言献策。
氢能发展中的安全问题非常重要,涂善东认为,氢气的主要危害包括易泄漏、燃烧范围极广、易燃易爆等,如何保证氢能的本质安全使用,需要关注本质安全储运技术与装备技术。
据涂善东介绍,储氢的方式有很多种,液化储氢和压缩储氢是我们必须不断努力攻克的方向。由于氢气的巨大危险性,人们将希望寄托在各种储氢技术上,如甲醇、氨、有机液态储氢载体,以及使用其他材料储氢。
对于氨和甲醇这两种储氢载体,涂善东介绍说,氨的优点是易于储存、运输和使用,但制造过程能耗高,温和温度和压力下氨分解的转化率小于60%,相关催化剂还在进一步研究中。另外,氨气泄漏是有毒的,存在燃料电池氨中毒的问题。另一种理想的储氢载体是甲醇,其优点是常温下稳定安全,是含氢量最高的液体燃料,深受业界青睐。
“要确保氢能的本质安全,材料是物质的基础。”涂善东强调,以往的研究表明,高强材料的轻质损伤是一个关键问题,因此迫切需要抗氢损伤的高强材料。其研究方向的第一种方法是用涂层覆盖,第二种方法是防止材料内部的氢扩散,第三种方法是在微观结构控制中引入抗氢成本。此外,在本质安全设计方面,基于失效模式,还必须考虑变形过大、断裂失效、相互作用破坏等问题。
涂善东强调,安全科技是推动氢能安全应用的关键,其次是完善法制建设。他还致力于倡导新的制造模式,构建以可靠性为中心的创新网络。他希望在氢能制造装备方面,通过一代材料、一代可靠性技术、一代先进装备,为中国氢能产业贡献力量。
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