荆楚网2023-12-19 13:47
近年来化石能源的大量使用带来了碳排放急剧上升、环境污染、极端天气频发、全球变暖等一系列问题，加之化石能源储量日益减少，各国不得不考虑重构能源体系，寻找化石能源的替代方案，努力降低碳排放。
在此背景下，氢能成为全球主要国家和经济体的共同选择。氢能被誉为21世纪终极能源，不仅像石油一样可以同时满足热能、电能、交通燃料三大能源层次的需求，而且氢能燃烧产物只有水，清洁无污染，可以实现零碳排放。
与此同时，氢能还有诸多优势：燃烧值是石油的3倍、煤炭的4.5倍，能量密度远胜化石能源；可跨季长时间储能；制备原料来源非常广泛；可承接风能、光伏弃电等。
我国自十三五以来，逐渐加大了对氢能的重视。2020年，我国提出碳中和、碳达峰双碳目标，其中就提到统筹推进氢能“制储输用”全链条发展，同年发布的《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》，首次从法律上将氢能列入能源范畴。2022年颁布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，氢能上升至国家战略。
我国是全球最大的氢气生产国，2022年氢气产量达3781万吨。据中国氢能联盟预测，2026~2035年，我国氢能产业产值可达5万亿元，2050年氢能将占我国能源比重的10%以上，氢能产业链前景非常广阔。目前氢能产业链主要分为制氢、储运、加氢、用氢等环节，每个环节都是一条大赛道。
制氢：制氢方式主要有化石燃料制氢、电解水制氢，其中通过化石燃料（包括石油、煤、天然气等）制取的氢气，因制备过程碳排放量大，被称为灰氢；化石燃料制氢过程中如果采用了碳捕捉技术（CCUS、BECCS、DACCS），则被称为蓝氢；通过光伏、风能等清洁电力电解水（ALK、PEM、SOEC、AEM）制取的氢气，过程中基本不产生碳排放，被称为绿氢。不同制氢方式将长期并存，但绿氢最符合绿色低碳发展需要，是制氢“终极路线”。
储运：氢气的储运可以分为储氢和输氢。高压气态储氢短途一般采用长管拖车，长途则采用管道，可以是纯氢气形式，也可以天然气掺氢输送；低温液态储氢一般用液氢罐车、液氢驳船；固体材料储氢一般采用金属氢化物材料（LaNi5H6、MgH2等）储存氢气，驳船、大型槽车运输；有机液体储氢（LOHC）借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等不饱和液体有机物和氢气的可逆反应、加氢反应储氢，可实现常温、常压运输。
加氢：加氢站是给氢燃料电池车提供氢气的场所。目前主要有站外制氢型、站内制氢型。其中站内制氢型就是直接在站内实现电解水制氢、储氢、加氢一体化运作的加氢站。截止2022年底，我国已建成358座加氢站，居世界第一，据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预测，到2050年，全国加氢站将达10000座。
用氢：氢气用途非常广泛，不仅可用于钢铁、化工、发电、建筑等领域，还可用于交通运输领域。近年来以氢燃料电池为动力来源的交通工具越来越多，不仅是乘用车，还有自行车、公交、卡车、叉车、物流车、飞机、火箭、轮船等等。截止今年4月，我国氢燃料电池车保有量超1.4万辆。《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》计划到2025年增至5万辆，发展潜力巨大。
目前氢能发展尚属初级阶段，氢能产业链整体成本偏高，但据国际能源署与国际氢能委员会研究显示，随着氢能规模的不断扩大，氢能制取成本将以每年20%～30%左右的速度下降，到2030年氢能产业链整体成本至少会下降50%。可见成本不是问题，实际上，氢能的真正命门是安全问题。
氢气泄漏爆炸。氢能产业链任何环节的氢气泄漏都非常危险，氢气密度低、易燃，燃烧时呈现淡蓝色火焰，在日光下难以察觉，且比汽油、液化天然气更容易发生爆炸。
氢脆问题。天然气掺氢运输时，由于氢脆问题，可能导致金属管道、螺栓、铆钉等性能恶化甚至断裂，进而引发泄漏、爆炸，因此需要控制好氢气与天然气的浓度比例。
总之，在氢能产业链大规模崛起之前，必须先解决产业链各环节的安全问题。
今年8月初，我国多部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》，系统构建了氢能制、储、输、用全产业链标准体系，涵盖基础与安全、氢制备、氢储存和输运、氢加注、氢能应用5个子体系。安全被放在首要位置，且贯穿各子体系的标准之中。
据悉，国内气体传感器龙头、智能仪器仪表制造商、物联网解决方案提供商，汉威科技集团，深耕气体传感器领域，推出了一系列覆盖制氢、储运、加氢、用氢各环节的氢气传感器、仪器仪表产品及相关解决方案。
在氢气传感器方面，汉威半导体氢气传感器MQ-8对氢气灵敏度高，对其他干扰气体有很好的抑制性，是一款适合多应用场景的低成本传感器；催化氢气传感器CMV-2021D可广泛用于氢燃料电池车、氢能源制备、氢能源存储、氢能源输运及使用等场景中的氢气检测；电化学氢气传感器ME2-H2广泛适用于商业领域，特别是民用领域的氢气浓度检测；车规级氢气泄漏传感器采用先进的MEMS敏感元件，加上车规级芯片电路，内置高精度算法单元，可自调整适应当前环境，滤除环境干扰，有效检测氢气浓度信号，可应用于氢燃料电池发动机和氢气供气管路系统之中。
在氢气探测器方面，汉威BS系列氢气探测器（BS01/BS02/BS03）抗干扰能力强，反应灵敏，微小氢气泄漏也能迅速检测出来，并进行数字声光报警，设置、校准采用屏显红外遥控器，可远距离一键操作。
在氢气智慧化监测方面，汉威氢气在线监测预警系统可对制氢、储运、加氢、用氢等场景进行环境实时监测、预警报警处理、设备智能管理；汉威危化品企业安全风险智能化管控平台以氢气等各类探测器为底层感知设备，引入区域风险研判模型算法和精准报警智能过滤误报等算法，可对制氢、储氢、输氢管道、运氢车辆等进行全域智能监控监管，应急指挥调度，以及风险智能评估、风险精准预警，扫除氢气安全监管盲区。
氢能产业链正处于蓬勃发展期，氢能安全事关整个产业的发展与未来，汉威科技集团已经推出了覆盖传感器、仪器仪表、物联网解决方案的氢能安全产品矩阵，将为氢能产业链的崛起守好安全根基。
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