氢能的发展与研究论文

自2015年丰田推出氢燃料电池汽车Mirai后，氢能再一次进入公众视野。在氢能的应用方面，根据普氏能源（Platts Analytics）数据，2019年的氢气用途主要用于精炼（3850万吨）与制氨（3330万吨），还有475万吨用于其他用途，市场总需求共约7600万吨。

除开传统的精炼与制氨用途，目前无论国际还是国内，均以氢燃料电池为主要的表现形式，其中又以氢燃料电池汽车为落地应用，因此造成了“提氢能必提氢燃料电池汽车”的现象。国内各地发展氢能产业，也基本以氢燃料电池汽车作为载体，示范应用几乎全部都是氢燃料电池汽车。

氢能的应用十分广泛，可以大规模用于电力、石化、航空、航天、航海、石化、工业气体等等各种领域，是一个没有上限的产业，不应该只给民众留下一个“汽车”的单调印象。

氢云链整理了2019国内外在氢能应用上取得的应用突破，并简要介绍国外的氢能应用发展案例，希望能够展现一个丰富多彩的氢能社会和氢能经济。首先是国内方面的应用。

储能电站

氢燃料电池与电力行业有天然的密切联系。储能项目近年来成为电网建设的热门方向，但国内已经建成或在建的电化学储能项目几乎都是基于锂离子电池体系，燃料电池的身影并不常见，大容量氢燃料电池储能项目更是在2019年才实现了突破。

2019年8月，安徽省六安市1MW分布式氢能综合利用站电网调峰示范项目在金安经济开发区成功签约。该氢能源储能项目由国网安徽综合能源服务有限公司投资建设，六安明天氢能公司合建，总投资5000万元，占地10亩。该项目主要建设1MW分布式氢能综合利用站，是国内第一个兆瓦级氢能源储能电站。

氢能电站项目是电网调峰的新模式，是能源综合利用的新途径，对氢能产业和能源互联网的发展均有重要意义，已被国家电网列入2019年科技项目指南，在全国具有典型的示范宣传效应。

氢能自行车

共享模式有利于扩大产品应用规模，并同时降低消费者的体验成本。国内有厂商根据氢燃料电池目前成本高的特点，将共享经济模式使用在了氢能产业上，尝试通过共享氢能自行车推广氢能应用。

2019年10月，永安行正式推出氢能助力自行车。永安行氢能源助力自行车全车30公斤左右，续航总里程目前是60公里，未来将达到100公里，氢燃料加气3分钟左右完成。

12月20日，永安行科技股份有限公司正式向部分体验者开放共享氢燃料电池助力车，据永安行介绍，这也是全球首款氢燃料电池助力车。

氢能摩托车

有自行车自然就有摩托车。2019年4月，摩托车巨头宗申动力广州氢能与燃料电池及加氢站设备展览会上展出了一款氢燃料电池摩托车发动机，但并未展出整车产品。截止目前，宗申动力仍未推出燃料电池摩托车整车产品

此外，在2020年1月，安徽省淮北市伯化氢能也推出了“氢风侠”氢能摩托车。在具体参数方面，最大功率800W，最高时速60km/h，加满氢气可以续航100公里，充满氢气只需15分钟，若采取换瓶方式，更换一个氢气罐只需30秒！

现氢能动力船舶

航运有典型长途、重载的特征，在船舶电动化上，氢能有独到的应用优势。近年来，国际上正在逐步加大对氢燃料电池船舶的应用研究

2019年12月，中船集团在展台举行了全国首台500KW级船用氢燃料电池系统的首发仪式。据负责研发的武汉船用电力推进装置研究所相关负责人介绍，该系统由船用燃料电池发电模块、船用燃料电池监控装置、船用有机液体制氢装置组成，每升有机液体可制氢50-80克、可靠性好、集成度高、补给便捷，适用于各类船型，补给时间小于1小时，可续航200-500公里。

“与储能量同样10MWh的锂电池方案相比，船用氢燃料电池系统的重量从100吨减至30吨，占地面积从300平方米减至50平方米，补给时间从4-8小时缩短至1小时，而成本基本持平。”该负责人在首发仪式上透露，以船长21米、航速8节、储能380KWh的新疆天池游船为例，采用该系统后续航力可达4小时。

氢能炼钢

2019年蒂森克虏伯启动了全球第一例氢能炼钢实践项目，标志着钢铁产业步入了新的时代。国内的宝武集团、河钢集团、酒钢集团等钢铁企业在2019年都发布了氢能炼钢相关的规划，其中以宝武集团的“核能制氢+氢能冶金”最为令人瞩目，据了解，宝武集团已经初步确定了氢能炼钢的选址，不久将开展氢能炼钢的实践。

此外，河钢集团与特诺恩集团签订协议，携手发展氢能冶金，酒钢集团则成立了氢冶金研究院。国内氢能冶金领域将紧跟国际步伐。

氢能轨道车

11月29日，世界首条商业运营氢能源有轨电车——高明氢能源有轨电车上线仪式举行。据介绍，有轨电车的最高运行时速为70公里，最大载客量可达360人。线路初期配备了5辆有轨电车，车辆为100%低地板的现代有轨电车，车辆的续航能力能达到100公里。此外，有轨电车每侧设置6个双开门，每列车安装6个储气瓶，储氢瓶额定工作压力为35MPa，储氢量为20千克。

天然掺氢

9月30日，国家电投2019年重点项目--朝阳可再生能源掺氢示范项目第一阶段工程圆满完工。该项目是国内首个电解制氢掺入天然气项目，通过验证电力制氢和氢气流量随动定比掺混、天然气管道材料与氢气相容性分析、掺氢天然气多元化应用等技术的成熟性、可靠性和稳定性，达到全面验证示范氢气"制取-储运-掺混-综合利用"产业链关键技术的目的，打破国外技术垄断，填补国内天然气管道掺氢规范和标准的空白。

氢能叉车

目前最大规模的移动燃料电池应用，并非乘用车、也并非客车或卡车，而是叉车。在美国，有超过2.6万台燃料电池叉车正在安全地运营，而国内在燃料电池叉车上仅有极少数的样品，市场上的产品更是空白。

2019年11月，清大股份与深圳汽航院在高交会场签订了战略合作框架协议。根据协议双方将在新能源智能汽车领域的战略研究、技术需求、协同研发等方面展开深入合作，并成立全国首个“燃料电池智能叉车联合创新中心”。该中心将汇聚国内外高端燃料电池智能叉车产业创新资源、产业资源，率先打造中国首款燃料电池智能叉车。

氢医疗仪器

氢医学研究已经越来越得到医疗领域关注，至今全世界发表的有关氢医学论文已超过13000多篇，已成为最有应用前景的先进医疗手段，日本厚生省在2016年已经认定氢医疗为先进的医疗手段B类进入医疗体系。

在 CMEF 2019上，展出了一台“氢氧气雾化机”，该设备将纯水电解产生氢氧混合气供人体吸入，对各类慢性疾病的防治具有辅助作用，改善人们的健康状况。

“这是一台世界首创的氢氧气雾化机，具有体积小、产气量大的优势。氢分子医学落地到临床作为呼吸设备是中国人首先提出的，希望能够进入千家万户，为老百姓的健康事业作出贡献。” 设备厂商工作人员这样说道。

目前，氢氧雾化机已经获得三类医疗器械批号，具备了在医疗机构也就是在医院中给住院患者使用的资格，并在武汉抗击新型冠状病毒肺炎的战役上提供了支援。

除了上述的国内氢能方面的应用之外，在国外氢能应用也非常广泛，具体详情如下：

电动汽车充电器

2019年底，英国AFC公司推出世界上第一款基于氢燃料电池技术的电动汽车燃料电池（EVFC）充电器CH2ARGE。该方案将燃料电池产生的能量传输到EV充电器的逆变器，通过燃料电池将储存在现场储罐中的氢气用于为40kW电池充电，并将能量输送到电动车辆。

家用氢能锅炉

日本的家用天然气燃料电池锅炉已经应用多年，但家用氢能锅炉却迟迟未能投入使用。

2019年6月25日，世界上第一台氢动力家用锅炉将在荷兰Rozenburg的现实生活中投入运行。该锅炉由BDR Thermea集团开发，BDR是智能热舒适解决方案的领先制造商，其愿景是开发和生产几乎不含二氧化碳（CO2）排放的加热解决方案。

燃油加氢

在全球排放政策日趋严格的情况下，如何帮助存量庞大的内燃机减排成为迫在眉睫的问题，市场上出现了甲醇、生物乙醇等替代燃料解决方案，但由于各种原因，其推广情况并不十分理想。2019年，福特又退出了一个新的替代燃料方案，即使用加氢处理的植物油（HVO，Hydrotreated Vegetable Oils）。 目前，福特已经批准在欧洲一些全顺面包车中使用加氢处理的植物油（HVO）。

液氢运输船

12月11日，日本川崎重工发布消息称，全球首艘液氢运输船从该公司位于日本神户港的船厂下水。这是世界上第一艘运输液化氢的海上运输船，其技术将极大地扩大绿色能源的货运能力。该运输船命名为“SUISO FRONTIER”。全长116米，总吨位约8000吨。计划2020年秋季前后竣工。

海上风电制氢

基于Q13a平台的PosHYdon项目是世界上第一个海上风电制氢项目，由荷兰多家企业、机构共同承担，以促进减排事业，在北海建立新的能源模式。Nepture Energy的Q13a平台是荷兰北海首座完全电气化的油气平台，在PosHYdon项目中将被改造为制氢平台。集装箱式的制氢设备体积很小，绝大多数海上平台都可以容纳。目前阶段，平台电力暂时由陆地上的电网通过海缆连接供应(并按波动的海上风电发电量来模拟)，未来将改由附近的海上风电场供应。

氢能小区

丰田汽车在即将开幕的2020年国际消费电子展（CES）前夕表示，丰田汽车公司将在日本富士山脚下建造一座175英亩的氢燃料电池来建造一座“未来之城”。该开发项目将在一个封闭的工厂现场建造，称为“编织城市”（Woven City）。 建筑物将主要由木材制成，将使用传统的日本木工结合机器人生产，屋顶将被光伏板覆盖，以产生氢能和氢燃料电池产生的电能。

于此同时，工程咨询公司Arcadis，概念开发商LiveFree和Hoogeveen市政府宣布建设荷兰的第一个以氢气为基础能源的住宅区：范德文庭院（Van der Veen）。这个小区的16栋建筑将配备太阳能电池板，低温供暖系统和储氢罐。

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