國際動態(tài)
氫可以儲存和輸送清潔能源,在經濟領域有很多用途,包括交通運輸。
它有可能顯著減少由卡車、公共汽車、飛機和船舶排放的溫室氣體以及造成的空氣污染。溫室氣體吸收熱量,導致氣候變化。在美國,交通運輸部門的排放量占排放總量的29%。
氫是一種能源載體和燃料,當被注入燃料電池后,可以為轎車和卡車提供動力而不會釋放有害氣體。
氫和燃料電池可以減少重型汽車的排放,重型汽車占美國道路上車輛的5%,占交通運輸排放的20%以上,是美國移動氮氧化物排放的最大來源。
電動汽車和氫燃料電池

有些電動汽車包含一個儲能電池,有些包含一個氫燃料電池和一個儲能電池。所有的電動汽車都有電動馬達。
在純電池電動汽車中,電力直接給電池充電。在氫燃料電池驅動的汽車中,氫作為燃料儲存在油箱(氫罐)中。氫氣儲存能量,流入燃料電池,與空氣中的氧氣發(fā)生反應,產生電能,為電動機提供動力。
氫燃料的優(yōu)勢

氫燃料電池汽車上的管道只產生熱量和干凈的水,沒有污染。
傳統(tǒng)的內燃發(fā)動機會使車輛變得笨重且效率較低。氫動力汽車沒有使用內燃機,而是使用氫燃料電池,可以更有效地將能量轉化為電能。燃料電池將燃料的化學能轉化為電能,比內燃機的效率高兩到三倍。
燃料電池使車輛更加高效和安靜,因為移動部件的振動更少。氫燃料可以讓車輛用更少的燃料行駛更長的距離,所以它是重型牽引車拖車和公共交通巴士的理想燃料,它們一次可以行駛數(shù)百英里。
零排放車輛,如氫燃料電池驅動的公共汽車和拖曳卡車,可以在不造成空氣污染的情況下停泊。司機可以讓他們的車輛在停泊時繼續(xù)開著,以提供制冷或供暖的舒適性。
氫氣以每公斤為單位出售。一公斤氫氣的能量等于一加侖汽油(大約2.65公斤)。氫可以在幾分鐘內裝滿汽車的油箱(氫罐),就像使用汽油一樣方便。美國大約有50座加油站提供氫燃料,以支持12,000多輛氫燃料電池汽車和近70輛公共汽車上路。
目前,氫燃料的成本在每公斤13美元左右,但隨著技術的進步和成本的下降,氫燃料將變得更容易獲得和負擔得起。
氫燃料電池驅動的汽車能夠行駛更長的距離,消耗更少的能源。一公斤氫氣的能量與一加侖汽油相當,但是一輛使用1公斤氫氣的燃料電池電動汽車可以行駛約60英里(96.56公里),而傳統(tǒng)汽車使用一加侖汽油只能行駛約25英里(40.23公里)。
隨著技術的不斷改進,美國能源部(DOE)正在努力將燃料效率提高到每公斤氫行駛100英里(160.93公里)。美國能源部的“Hydrogen Shot”計劃旨在十年內將清潔氫的成本降低到1美元/公斤,使氫易于獲得并且更經濟。
美國氫能政策動態(tài)

1990年,克林頓政府出臺了《氫能研究、發(fā)展及示范法案》,制定了“氫研發(fā)五年管理計劃”,期待在最短時間內,采用較為經濟的方法,突破氫生產、分配及運用過程中的關鍵技術;
1996年,克林頓政府頒布《氫能前景法案》;
2001年,喬治·布什政府發(fā)布《2030年及以后美國向氫經濟轉型的國家愿景》;
2002年,喬治·布什政府發(fā)布《國家氫能發(fā)展路線圖》;
2003年,時任美國總統(tǒng)喬治·布什發(fā)布了《總統(tǒng)氫燃料倡議》,重點研究制氫及儲運技術,促進氫燃料電池汽車技術及相關基礎設施在2015年前實現(xiàn)商業(yè)化;
2005年,美國兩院通過了《能源政策法》,將發(fā)展氫能和燃料電池技術的有關項目及其財政經費權額度明確寫入法中;
2006年,美國能源部發(fā)布《氫立場計劃》,明確氫能產業(yè)發(fā)展要經過研發(fā)示范、市場轉化、基礎建設和市場擴張、建立氫能社會四個階段;
2012年,時任美國總統(tǒng)奧巴馬向國會提交了總額達3.8萬億美元的2013財年政府預算案,其中政府將向能源部撥款63億美元,用于氫能、燃料電池、車用替代燃料等清潔能源的研究和開發(fā),并對美國境內運行的氫能基礎設施實行30%-50%的稅收抵免;
2014年,奧巴馬政府發(fā)布《全面能源戰(zhàn)略》,明確氫能在交通運輸轉型中的引領作用;
2019年3月,美國能源部宣布資助3100萬美元用于推進“H2@Scale”概念計劃的研究項目,旨在通過氫氣生產(利用可再生能源、化石能源和核能等多種國內資源)、基礎設施建設(氫氣儲存和輸運)以及燃料電池(固定式和移動式應用)技術的早期應用研發(fā)來推進氫能和燃料電池技術突破,實現(xiàn)經濟、安全可靠的大規(guī)模氫氣生產、運輸、存儲和利用;
2019年8月,美國能源部宣布在“H2@Scale”計劃框架下資助4000萬美元氫能技術研發(fā),旨在通過技術的早期應用研發(fā)來推進氫能和燃料電池技術突破,涉及氫氣生產、基礎設施建設(氫氣儲存和輸運)以及燃料電池,實現(xiàn)經濟、安全可靠的大規(guī)模氫氣生產、運輸、存儲和利用;
2019年11月,美國燃料電池和氫能協(xié)會(FCHEA)在2019燃料電池國際研討會暨能源展上發(fā)布了《美國氫能經濟路線圖》,希望不斷發(fā)展氫能相關產業(yè)活動,從而鞏固美國在全球能源領域的領導地位;
2020年6月,美國能源部宣布未來5年將在“H2@Scale”計劃框架下投入1億美元,支持兩個由能源部國家實驗室主導建立的實驗室聯(lián)盟,以更好地整合國家實驗室、高校和產業(yè)界研究力量,充分利用國家實驗室世界級的科研設施與專業(yè)知識聯(lián)合攻關,以推進氫能和燃料電池關鍵核心技術突破,進一步降低成本,加速其在電力、交通運輸行業(yè)中的部署進程;
2020年7月,美國能源部宣布在“煤炭優(yōu)先”計劃下投入1.18億美元,支持開發(fā)先進的小型、靈活碳中性燃煤電廠,以及基于該類電廠的無碳制氫技術;
2020年7月,美國能源部宣布2020財年將在“H2@Scale”計劃框架下資助6400萬美元推進氫能技術研發(fā)示范,旨在推進氫能和燃料電池技術突破和應用,項目主要涉及儲氫、燃料電池、電解槽,以及促進港口、數(shù)據(jù)中心、煉鋼廠等工業(yè)領域開展氫能利用示范,實現(xiàn)經濟、安全可靠的大規(guī)模氫氣生產、運輸、存儲和利用;
2020年10月,美國能源部發(fā)布《氫能計劃發(fā)展規(guī)劃》,提出未來十年及更長時期氫能研究、開發(fā)和示范的總體戰(zhàn)略框架,明確了氫能發(fā)展的核心技術領域、需求和挑戰(zhàn)以及研發(fā)重點,并提出了氫能計劃的主要技術經濟目標;
2021年1月,美國能源部宣布投入1.6億美元,改造美國化石燃料和發(fā)電基礎設施以生產脫碳能源和產品,開發(fā)基于化石燃料的氫生產、運輸、儲存和應用相關技術以推進實現(xiàn)凈零排放;
2021年6月,美國能源部啟動“氫能攻關”(Hydrogen Shot)計劃,目標是在未來十年使可再生能源、核能和熱能轉化制造氫能的價格降低至1美元/千克,清潔氫能的產量提高5倍,并進一步減少碳排放。
2021年7月,美國能源部宣布投入5250萬美元資助31個氫能項目,旨在推進下一代清潔氫能技術,并支持近期宣布的“氫能攻關”計劃,降低氫能成本并加速其技術突破;
2021年10月,美國能源部宣布了有近800萬美元的資金會用于九個合作項目,這些項目將補充現(xiàn)有“H2@Scale”計劃的工作,并支持能源部實現(xiàn)“氫能攻關”的目標,即在十年內將清潔氫的成本降低80%;
2021年10月,美國能源部宣布將提供2000萬美元的資金用于研究利用核能生產清潔氫能源的技術。這種創(chuàng)新的制氫方法將使清潔氫能夠作為零碳電力的一種來源,并成為核電站除電力以外的一種重要的經濟產品;
2022年2月,拜登政府將氫能建設納入基礎設施投資和就業(yè)法案,美國能源部制定95億美元清潔氫投資計劃。
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