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通過(guò)風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源電解水制氫被稱為綠氫。綠氫是一種優(yōu)良的能源，因?yàn)樗≈槐M、無(wú)污染、無(wú)排放。
氫能在工業(yè)、交通、發(fā)電、儲(chǔ)能等領(lǐng)域都有很好的用途。隨著各國(guó)承諾到2050年左右實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)，他們都在努力尋找化石燃料的替代品，因此全球?qū)淠艿呐d趣顯著增加。許多國(guó)家制定了開(kāi)發(fā)制氫技術(shù)、降低成本、擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模的“氫能戰(zhàn)略”。
但電解水制氫的一個(gè)痛點(diǎn)是耗電量大、價(jià)格高。電力成本約占制氫成本的80%。為了降低制氫成本，要么尋找便宜的電力，要么改進(jìn)技術(shù)，提高電解效率。
澳大利亞臥龍崗大學(xué)的研究人員最近聲稱，它在提高電解槽效率方面取得了巨大的飛躍，并提前將綠氫作為能源與化石燃料競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)間。
Hysata是一家利用臥龍崗大學(xué)開(kāi)發(fā)技術(shù)的公司。該公司表示，其專利毛細(xì)管供電電解槽的效率已達(dá)95%。這意味著幾乎沒(méi)有浪費(fèi)，比目前的技術(shù)水平高出四分之一左右。
Hysata首席執(zhí)行官保羅·巴雷特表示，這一成就最近發(fā)表在《自然通訊》雜志上。該技術(shù)有望在2025年之前實(shí)現(xiàn)澳大利亞政府提出的“每公斤氫氣降至2美元”的目標(biāo)，使這種燃料具有競(jìng)爭(zhēng)力。
巴雷特說(shuō)：“我們的效率已經(jīng)從75%提高到95%，這對(duì)電解行業(yè)來(lái)說(shuō)確實(shí)是一個(gè)巨大的飛躍。”
關(guān)鍵是降低電解槽的電阻
如果臥龍崗大學(xué)的這項(xiàng)技術(shù)能將每公斤的制氫成本降低到2美元，當(dāng)然很有競(jìng)爭(zhēng)力。
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)提供的數(shù)據(jù)，由于烏克蘭危機(jī)，天然氣價(jià)格飆升。在歐洲、中東和非洲，用天然氣等化石燃料生產(chǎn)的灰氫的平準(zhǔn)成本達(dá)到6.71美元/公斤。
相對(duì)而言，綠氫最近的成本優(yōu)于灰氫。在這些地區(qū)，綠氫的成本是4.84-6.68美元/公斤。同樣，我國(guó)綠氫成本已降至3.22美元/公斤（使用中國(guó)電解槽），灰氫成本為5.28美元/公斤。
Hysata的首席技術(shù)官、臥龍崗大學(xué)教授Gerry Swiegers說(shuō)，電解法——用電將水分解成氫和氧——已經(jīng)存在了兩個(gè)世紀(jì)，其中大部分只是技術(shù)上的逐步改進(jìn)。
電解制氫的核心挑戰(zhàn)是降低電解槽中的電阻。就像智能手機(jī)電池充電時(shí)發(fā)熱一樣，電阻在普通電池中會(huì)浪費(fèi)能量，往往需要額外的能量來(lái)冷卻。
Swiegers表示：“其他人都在考慮改進(jìn)材料或現(xiàn)有設(shè)計(jì)，我們所做的不同之處在于完全重新開(kāi)始，并從一個(gè)非常高的水平思考這個(gè)問(wèn)題。”
在兩位博士研究人員的幫助下，小團(tuán)隊(duì)利用現(xiàn)成的材料開(kāi)發(fā)了一種薄薄的海綿狀薄膜，以吸收兩個(gè)電極之間的水。同時(shí)，避免產(chǎn)生氣泡也是關(guān)鍵。
保羅·巴雷特說(shuō)：“吸濕膜和無(wú)泡操作的結(jié)合導(dǎo)致了固有的低阻力。”每公斤氫氣可以用41.5千瓦時(shí)的電力生產(chǎn)。對(duì)于氫氣制造商來(lái)說(shuō)，這將大大降低綠氫生產(chǎn)的資本和運(yùn)營(yíng)成本，目前效率水平是世界上最好的。
正準(zhǔn)備商業(yè)化生產(chǎn)
事實(shí)上，這項(xiàng)研究幾年前就開(kāi)始了。2019年，提出了一個(gè)概念。后來(lái)，在各種資金的支持下，研究進(jìn)展迅速。
首先，從總部設(shè)在英國(guó)的IP Group獲得$425萬(wàn)，然后從澳大利亞清潔能源金融公司獲得$75萬(wàn)。后者代表聯(lián)邦政府投資支持電解槽生產(chǎn)技術(shù)的商業(yè)化，降低氫氣生產(chǎn)成本。
Hysata的目標(biāo)是將臥龍崗大學(xué)的技術(shù)商業(yè)化。公司目前正在尋求在2023年底前開(kāi)設(shè)電解板試點(diǎn)制造基地，每個(gè)電解板直徑250毫米。
巴雷特說(shuō)：“我們希望幫助澳大利亞建立核心電解槽技術(shù)，”該計(jì)劃將建立一個(gè)每年生產(chǎn)1千兆瓦電解槽的工廠。隨著生產(chǎn)技術(shù)的掌握，澳大利亞其他地方的類似規(guī)模的工廠也將建成。
巴雷特表示，Hysata正在招聘更多的員工來(lái)增加其20多人的團(tuán)隊(duì)，并計(jì)劃在2022年下半年宣布籌款。
這與一個(gè)潛在價(jià)值數(shù)萬(wàn)億美元的行業(yè)有關(guān)。根據(jù)澳大利亞政府2019年發(fā)布的國(guó)家氫能戰(zhàn)略，到2050年，澳大利亞氫能產(chǎn)業(yè)可能創(chuàng)造約7600個(gè)就業(yè)崗位，每年增加約110億美元的GDP。如果市場(chǎng)發(fā)展得更快，每年將創(chuàng)造1萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位和260億美元的GDP。
澳大利亞能源和減排部長(zhǎng)安格斯·泰勒說(shuō)：澳大利亞的清潔氫產(chǎn)業(yè)正在繼續(xù)獲得發(fā)展勢(shì)頭。莫里森政府有一個(gè)愿景，即到2030年，澳大利亞將成為全球氫能的主要參與者。工業(yè)界可以在幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，這就是為什么我們支持研究和開(kāi)發(fā)這樣的創(chuàng)新項(xiàng)目。
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