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图1(a)氢燃料电池技术专利来源国家分布;(b)氢燃料电池技术市场国家分布(单位:项)
四、印度氢气的应用现状
1. 整体情况
氢在印度已被广泛使用,主要用作制造氨基肥料的工业原料。印度大部分氢气是通过重整甲烷(CH4)产生的,导致大量二氧化碳排放。尽管印度的碳捕获和储存技术相对不发达,但仍有潜力利用碳捕获和储存(CCS)技术捕获这些排放物。
另一种生产方法是电解法,水(H2O)用电分解成它的组成部分。印度声称拥有世界上最早的大型碱性电解槽设施之一,该设施从1962年起在Nangal设施用电生产氢气。尽管围绕电解、光解和生物制氢方法开展了大量研究活动,但这些低碳技术尚未大规模部署,这在一定程度上是由于目前低碳能源制氢的成本高于化石燃料制氢或其他化石燃料当量。
然而,印度在一些有利地区,绿色氢有可能比灰色氢低,因为印度的可再生能源电价已经是世界上最低的,而且天然气供应有限且成本高昂;同时降低绿色氢气成本的另一个重要因素是电解槽的成本,随着部署规模的扩大,这一比例预计将继续下降。此外,到2030年绿氢将开始与化石燃料氢竞争,低成本和可靠绿色制氢的主要驱动因素包括:电解槽和可再生电力的成本降低、技术效率提高、太阳能电站负荷系数提高等。
图:电解氢成本
2. 应用领域
目前印度氢气需求主要集中在化工和石化行业,未来的需求将由交通、工业和电力的更多使用来驱动,这表明印度对氢气需求规模是巨大的。
交通运输——长途巴士和重型卡车——到2030年具有竞争力。印度是世界上重型公路运输增长最多的地区,到2040年印度重型公路运输的石油需求将增加近两倍,这需要适用于卡车运输的燃料电池,使用氢燃料电池的零碳卡车在技术上已经是可行的。
工业——潜在行业:钢铁、氨水、炼油厂和甲醇——到2030年具有竞争力。工业中的化石燃料替代,是印度氢的主要消费领域,到2050年仍将如此,在我们的低碳方案中,工业占总需求的80%。到2030年,绿色氢可能在印度大型炼油厂领域与化石氢竞争。但氢不太可能在工业热应用中竞争。
电力——到2040年左右提供跨季节储存的潜力。电力部门的供需平衡,用于印度可再生能源发电的显著季节变化。越来越多的风能和太阳能整合入电网,需要更多的电力储存应对可变性,适用于总发电量的60–80%以上。3. 典型企业
在整个印度工业中,有相当多的努力在建立氢经济,尤其是印度石油有限公司(IOCL)正在推进的工作。IOCL一直积极推动在印度采用氢气技术,其动机是环境考虑、能源安全、积极的技术发展以及氢气作为能源载体的多功能性。IOCL看到了氢在移动、工业供暖、家庭/商业用途和电力领域的经济潜力。
就其研发重点而言,IOCL在以下领域开展了氢技术解决方案研究项目:
在制氢方面,IOCL拥有丰富的生产技术经验,包括生物质制氢、甲烷重整、电解和光解(光电分解水)。最近,他们宣布计划建立一个制氢站,产量为95Nm3/hr,将测试聚合物电解质膜电解、碱性电解、固体氧化物燃料电池电解等三种不同的电解槽技术。
在储氢方面,与IIT Kharagpur合作开发的3型高压氢钢瓶,提高了现有钢瓶的储能密度。还专注于开发基于材料的储氢,包括金属有机框架(MOFs)。研究主要集中在生产高能量密度的金属有机框架。
在氢气基础设施方面,IOCL是印度第一个高压储氢和分配终端的所有者和运营商,其加油站位于德里。该加油站采用质子交换膜电解槽,以30Nm3/hr的速度输出纯度为99.999%的氢气,该纯度是燃料电池汽车所需要的。
在氢燃料电池方面,IOCL正在进行一项工作,以定制氢燃料电池,使其使用纯度较低的氢,从而扩大其适用性,并有可能降低生产成本行动。
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