更经济、更环保！科学家利用水电解催化剂生产高浓度绿色氢气

瞻观前沿

一项突破性的技术已经开发出来，能够以更具成本效益和环境友好的方式生产绿色氢气，通过取代昂贵的贵金属催化剂使我们更接近碳中和社会。这项绿氢生产技术，由UNIST能源与化学工程学院Jungki Ryu教授和韩国科学技术院材料科学与工程系Dong-Hwa Seo教授领导的联合研究小组成功开发了一种双功能水电解催化剂，用于高效、节能的水电解催化剂。稳定生产高纯度绿色氢气。该研究发表在《先进材料》杂志上。

即使在高度腐蚀性的酸性环境中，新开发的催化剂也表现出卓越的耐用性。通过利用钌、硅和钨 (RuSiW)，与传统的铂 (Pt) 或铱 (Ir) 催化剂相比，该催化剂更具成本效益。此外，它排放的温室气体显着减少，使其成为一种环保的替代品。

Ryu教授表示，这种三元素催化剂的开发意义重大，因为它有潜力同时替代昂贵的铂和铱。它有望应用于高纯度绿色制氢系统，例如质子交换膜电解槽，因为它即使在高腐蚀性的酸性条件下也可以轻松稳定地合成。

图片来源：摄图网

技术价值观察

从氢能源行业产业链上下游来看，氢能源产业链上游为制氢，包含氢气制取(主要技术方式包括煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、电解水制氢以及其他工艺制氢)、氢气纯化、氢气液化等环节。氢能源产业链的中游就是储存环节，主要储运技术包括气态储运、液态储运、固态储运以及有机液态储运等，涵盖储氢装置、氢气运输等。氢能源产业链下游为加氢及氢的综合应用，涉及到加氢站建设及设备，以及交通、工业、建筑等领域的应用。

而这项利用水电解催化剂生产绿色氢气的技术，处于氢能源产业链上游环节，主要对制氢技术有较大影响。

宏观市场观察

——全球氢能源发展情况

加氢站是通过将不同来源的氢气通过压缩机增压储存在站内的高压罐中，再通过加气机为氢燃料电池汽车加注氢气的燃气站，是氢燃料电池产业化、商业化的重要基础设施。

加氢站作为氢能源产业下游应用发展的重要基础设施，是各国建设布局的重点。截至2020年底，全球共有553个加氢站投入运营，全年新投运107座加氢站，再次刷新纪录。

从区域分布来看，亚洲和欧洲是全球加氢站建设最为活跃的地区。截至2020年底，亚洲的加氢站数量最多，共计275座，占全球的50%;其次是欧洲，有200座加氢站，占比36%;北美仅有75座加氢站，占比14%。

——全国氢能源产业发展规模

我国是世界上最大的制氢国，根据中国氢能联盟数据显示，2019年，中国氢气产量为3342万吨，同比增长近60%。2021年，我国氢气产量约3300万吨，居全球第一，约占全球产量的30%。国家发展改革委高技术司副司长表示，我国氢气产能约为4000万吨/年，近年氢气产量稳定在3300万吨左右。

在双碳背景下，由于氢能源的清洁环保、安全高效且便于运输，市场需求不断增长。根据中国氢能联盟统计，自2010年以来中国氢气消费量增长了30%，于2020年达到3300万吨左右。根据《中国耦合CCUS制氢机遇》报告，中国氢能联盟对国内市场需求的评估表明，到2030年，中国氢需求将增至3700万吨，到2060年将增至1.3亿吨，其中交通和工业领域中氢和氢基燃料的增长尤为显著。

2019年两会期间，氢能首次写入我国政府工作报告。在十四五规划期间，我国指出要在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。2017年以来，我国布局氢能源的企业注册量逐渐攀升，以广东省、江苏省、北京市为领头。氢能产业大数据平台数据显示，我国目前已建成加氢站358座，在运营加氢站245座，覆盖28个省份，省份覆盖率达82.35%。其中，广东省以加氢站数量55座为首。2019年以来，我国在运营加氢站供给能力从3.614千克/天激增至18.88千克/天，供给能力大幅提升。随着我国政策的倾斜力度逐渐加强，预计到2023年能够实现供给能力25千克/天，在运营加氢站数量将达到300座。

——为实现3060碳目标 绿氢将快速发展

近年来，碳达峰和碳中和成为关注的热点。为应对气候变化，2020年我国在联合国大会上明确提出，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。十四五规划也将加快推动绿色低碳发展列入其中。

为了实现3060碳目标，开发氢能源是重中之重。其中，绿氢的发展尤为重要。国家也大力推动绿氢的发展，《新时代的中国能源发展》白皮书便提到要加速发展绿氢制取、储运和应用等氢能产业链技术装备。包括中国石化在内的一众氢能源行业巨头都表示要发展绿氢，推动氢能源向绿氢的转变。未来，绿氢在国内氢能源的占比将有所提升。

中国氢能源技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与氢能源关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华中地区，并且以深圳、郑州市为重点发展区域，未来布局氢能源技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南、华中优先导入，其中可重点关注广东省深圳市福田区、河南省郑州市管城回族区和海南省海口市龙华区所处氢能源的相关企业，以及该地方对于氢能源的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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标签： 氢气 能源 中国 随笔