“雙碳”目標下，氫能是實現(xiàn)石油化工行業(yè)深度脫碳的必然選擇。相關機構數(shù)據(jù)顯示，2021年我國氫氣需求量在3300萬噸左右，其中超過2800萬噸用于石油化工行業(yè)。當前我國氫氣主要來自化石能源，64%來自煤制氫、14%來自天然氣制氫，粗略測算，生產2800萬噸氫氣需要排放近5億噸二氧化碳。通過合理的方式推動“綠氫替代灰氫”（可再生能源分解水制氫替代化石能源制氫），可大幅降低行業(yè)碳排放量，進而收到固碳甚至負碳排放效果。

 

綠氫是通過太陽能、風能等可再生能源分解水制取，生產過程中基本不產生溫室氣體，其產業(yè)鏈條上游連接著光伏、風電等新能源產業(yè)，下游應用在化工、冶金、交通等產業(yè)，對推動現(xiàn)代化產業(yè)體系的綠色轉型起到重要作用。

 

8月30日，我國規(guī)模最大的光伏發(fā)電直接制綠氫項目——新疆庫車綠氫示范項目全面建成投產。該項目是國內首次規(guī)模化利用光伏制氫的重大項目，電解水制氫能力2萬噸/年、儲氫能力21萬標準立方米、輸氫能力2.8萬標準立方米/小時，每年可減少二氧化碳排放48.5萬噸。該項目生產的綠氫全部供應塔河煉化，用于替代煉油加工中使用的天然氣制氫，實現(xiàn)現(xiàn)代油品加工與綠氫耦合低碳發(fā)展，使我國綠氫工業(yè)化規(guī)模應用實現(xiàn)零的突破。

 

面對可再生波動電源制氫的技術難題，中國石化通過自主開發(fā)綠電制氫配置優(yōu)化軟件，將電控設備與制氫設備同步響應匹配，實現(xiàn)了“荷隨源動”，大幅提升了對波動的適應性，項目還形成了一套集合預測光伏發(fā)電、電氫耦合自動化控制工藝包創(chuàng)新性技術，可根據(jù)光伏發(fā)電情況，預測產氫量和外輸量，實現(xiàn)制、儲、輸?shù)淖詣佑嬎愫涂刂?，全流程全天候自適應低成本安穩(wěn)運行，實現(xiàn)“智能生產”。此外，該項目先后完成了萬噸級電解水制氫工藝與工程成套技術、綠氫儲運工藝技術、晶閘管整流技術、智能控制系統(tǒng)研發(fā)等創(chuàng)新成果。

 

目前，氫的儲存運輸是制約氫能發(fā)展的關鍵瓶頸。當前全球嚴重缺乏高效安全的氫儲運技術，導致前端氫產能過剩、后端氫供應不足，且綠氫占比低。氫難以常溫常壓儲存，一般使用高壓氣態(tài)儲氫或是低溫液態(tài)儲氫，難以解決本質安全問題。

 

中國工程院院士、亞太材料科學院院士潘復生提出，鎂基儲能材料具有資源儲量豐富、成本低和安全性能高、環(huán)境友好的優(yōu)勢，是極具潛力的新一代儲能材料。一旦技術實現(xiàn)產業(yè)化突破，市場潛力可達萬億美元以上。目前，我國在鎂基儲能材料領域的研究處于世界前沿。

 

鎂是所有固態(tài)儲氫材料中儲氫密度最高的金屬材料，理論上的儲氫密度可達氣態(tài)氫密度的1000倍、液態(tài)氫的1.5倍。同時，由于鎂儲氫是常溫常壓，可大幅降低成本，且安全性也遠高于高壓氣態(tài)和液態(tài)儲氫。

 

然而，目前鎂基固態(tài)儲氫材料面臨熱力學穩(wěn)定性、動力學性能、循環(huán)吸放氫性能等多方面問題。如何設計材料成分、改變反應路徑、顯著降低反應溫度、探索出高性能儲氫材料成分；如何促進氫的解離、擴散、結合，增強反應動力學性能，提高吸放氫速率；如何提高材料與氫相互作用后，材料本身化學組成與性質的穩(wěn)定性，成為亟待解決的問題。