地熱能制氫工藝

自工業(yè)革命以來(lái)，全球化石燃料的大量使用已使全球大氣中二氧化碳的含量增加了40%，由此引起的諸如全球氣候變暖、局部地區氣候異常、極端天氣等問(wèn)題逐漸變得嚴重，對人類(lèi)經(jīng)濟和社會(huì )的發(fā)展帶來(lái)了諸多不利影響。國際社會(huì )為了控制碳排放，將溫室氣體濃度控制在使氣候系統免遭破壞的水平上，最新達成了應對氣候變化的國際法律文本《巴黎協(xié)定》，該協(xié)定規定歐美發(fā)達國家繼續率先減排并開(kāi)展絕對量化減排，并為發(fā)展中國家提供資金支持，而中印等發(fā)展中國家應該根據自身情況提高減排目標，逐步實(shí)現絕對減排或者限排目標。中國作為負責任的發(fā)展中國家，在協(xié)定中承諾到2030年，單位國內GDP碳排放較2005年降低60%～65%。要實(shí)現《巴黎協(xié)定》規定的碳減排目標，必須減少化石燃料的使用量，轉而開(kāi)發(fā)應用清潔的可再生能源。

我國在2013年制定了《能源發(fā)展戰略行動(dòng)計劃（20142020年）》，在該計劃中，我國提出將在未來(lái)的能源發(fā)展中實(shí)施綠色低碳戰略，加快構建清潔、高效、安全、可持續的現代能源體系，到2020年，非化石能源占一次能源消費比達到15%。為實(shí)現該目標，必須進(jìn)行的一項任務(wù)就是優(yōu)化能源結構，積極發(fā)展清潔可再生能源。目前，我國已開(kāi)發(fā)的清潔能源主要有風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、核能、海洋能、地熱能、生物質(zhì)能等，其利用形式多是將其轉化為電能，例如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電等。相對來(lái)說(shuō)，水電和核電比較穩定，可以直接并網(wǎng)使用，而風(fēng)電和光電的波動(dòng)性較大，并網(wǎng)輸送會(huì )對電網(wǎng)造成沖擊，引起電網(wǎng)的安全性等問(wèn)題。這就導致了部分風(fēng)電和光電因不能并網(wǎng)使用而被浪費，由此產(chǎn)生了棄電或垃圾電的說(shuō)法。

氫能具有使用時(shí)不排放二氧化碳并且可以大量?jì)Υ娴奶攸c(diǎn)，特別是利用可再生能源，通過(guò)電解水的方法產(chǎn)生的零碳氫氣能夠對降低環(huán)境負擔，提高能量自給率做出巨大貢獻，被認為是未來(lái)的終極能源。地熱發(fā)電產(chǎn)生的電力對水進(jìn)行電解，從而制造氫氣的設施。

氫在自然界中分布廣泛，并且在自然狀態(tài)下僅存在著(zhù)極少量的游離態(tài)氫。工業(yè)氫氣是指通過(guò)一定的手段，從工業(yè)原料中大規模制取的可燃氣態(tài)氫產(chǎn)物。這種通過(guò)能量輸入從含氫原料中提取工業(yè)氫氣的過(guò)程，被稱(chēng)為人工制氫，包括化石燃料制氫、水分解制氫、生物技術(shù)制氫和太陽(yáng)能制氫等。氫能作為氫的化學(xué)能表現為物理與化學(xué)變化過(guò)程中釋放出能量，是具有二次能源屬性的一種重要的能源類(lèi)型。這種大規模人工制氫并利用氫能的產(chǎn)業(yè)被稱(chēng)為氫工業(yè)，包括上游制氫、中游儲運和下游應用。

氫工業(yè)體系中各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)之間基于一定的技術(shù)經(jīng)濟關(guān)聯(lián)即為氫工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括氫工業(yè)價(jià)值鏈、氫工業(yè)企業(yè)鏈、氫工業(yè)供需鏈和氫工業(yè)空間鏈。為了更好地閱讀和理解本文的內容，筆者建議首先界定和明確上述5個(gè)基本概念（工業(yè)氫氣、人工制氫、氫能、氫工業(yè)、氫工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈），并由此建立氫工業(yè)概念體系。

儲氫是實(shí)現氫能有效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一，包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫、有機化合物儲氫、微球儲氫和碳納米材料儲氫等?；诖笠幠５统杀局茪浜透呙芏葍?，以燃料電池為關(guān)聯(lián)的氫工業(yè)應用將推動(dòng)能源轉型和新能源汽車(chē)、分布式供能等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而改變能源結構，進(jìn)而實(shí)現從能源供給端到消費端的全產(chǎn)業(yè)鏈轉變。