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中石油徐春明院士：“能耗双控”背景下，煤化工、石油化工和冶金的降碳思路

中石油徐春明院士：“能耗双控”背景下，煤化工、石油化工和冶金的降碳思路

近几年来随着学校学科的发展和新的需求，尤其是在绿电绿氢方面有一些思考，今天带来这样一个题目供批评指正。   作为我们国家来讲，从去年开始密集部署了在“双碳”方面的坚定发展方向，包含了政治、经济、文化。碳达峰很容易理解，我们国家到2030年二氧化碳排放达到最高值，这个很明确，但是碳中和它是一个综合概念，它里面用的不是完全的一个二氧化碳，而是一个温室气体。对于我们来讲，除了我们直接关注的二氧化碳之外，甲烷、氧化亚氮、含氟化合物，都是非常著名的温室气体。   别的且不说，甲烷跟我们能源行业密切相关，随着我们能源结构的调整，我们对甲烷的用量或者天然气的用量会大大增加，这个过程中甲烷不可避免会有一些排放。未来碳中和，我们不仅要中和100多亿吨的二氧化碳，还必须去关注甲烷的排放和收集。如果大家关注的话，今年10月份我们国家已经加入了国际甲烷组织，主要关注未来甲烷在温室气体中的作用。   这些数据列举了我们经济发展、能源消耗强度、能源消耗结构以及二氧化碳排放和强度几方面的数字。这些数据很多，我只是想从这些数字的背后，看看能不能做一些分析和判断，这个分析和判断是对未来我们对国家能源结构性调整的变化、对二氧化碳的一些处置，以及我们如何通过氢和电可以互换来改变这些结构，来做一些基本分析。   我们把这个表分解一下，通过这些数字可以看出一些我们自己的理解，但不一定准确，因为我们不能脱离了国民经济发展，追求人民生活水平的日益美好来谈“双碳”。这就是为什么我们一方面在大谈“双碳”，但是国家领导层已经特别提到，我们也不能搞“双碳运动”，那是因为我们第一个判断“双碳”的重要前提，还是经济发展。这两组数字告诉我们，在我们的经济社会发展过程中，尤其对于我们一个发展中国家，我们必然要保持较高的经济发展速度或者说GDP的增长率不能很快地降到一定的数值。当然，我们随着基数的增加会慢慢放缓，但是我们仍然要有5%左右的GDP增长。   大家知道，推动GDP增长的内动力或者说一个重要的动力就是能源，这是一个必然的关联关系。从这个意义讲，不管我们用什么能源，经济发展的前提就是要消耗能源，因此我们能源总量的消耗是不可逆转的。在未来5到10年，我们每年折算成标煤的话，每年还有1亿吨标煤的增量，也就是说在达峰之前甚至达峰以后能源消耗总量速度并不会放缓。   这里谈到一个很敏感的话题，就是我们的“双控”，这也许超出一个学术或者技术层面，它是综合的。其实“双控”对能源消耗总和、能源消耗强度的控制，从“双碳”目标来讲我们必须关注，但是这个前提一定是全国“一盘棋”，不能简单区域化、企业化，到处“一刀切”，切完了以后不行就给你拉闸限电或者一周给你几天、一周几小时，这种简单的做法跟我们很多大规模连续化运行的流程工业不相配，因为我们的流程工业就是要稳定。   第二个判断，氢能一定是未来，但是它还需要一定的沉淀、需要一定的积淀。这个积淀和诱导的过程中，我们为实现“双碳”目标最直接可以做的就是节能减排。现在任何一个大的能耗过程或者二氧化碳排放大户，都是流程工业为主，这个过程中，大家看这个能源消耗强度的下降幅度，在未来10年还要保持跟现在一样，百分之十几的下降速度。这个过程中，我们必然要利用各种可能的手段，无论是纯技术、纯装备，还是管理来实现节能减排，这是我们当前第一步最直接的选择或者最容易做到的。   我是搞化工的，我们也归纳了一下，对于任何一个从事有可能跟能耗和二氧化碳相关的企业，我觉得只要有可能，都要通过我们的核心装备、材料、介质，甚至是一些外场技术的协同，通过这些手段直接来实现节能减排，这是我们可能最现实或者最快捷的一种方式。   举一个例子，作为搞石油的，这是一个复杂的体系，但是随着“双碳”的到来，石油从产品能源要往化学材料转移，从资源利用来讲我们要“吃干榨尽”，所有这些过程，包括我们未来面临的氢气、二氧化碳、中小分子都会涉及到这种小分子气体，而这在我们化工过程里是最头疼、最难的分离需求。   这里有一篇美国人四五年前写的文章，改变世界未来的七大分离技术，其中有3项技术都是跟我们这个体系相关，直接节能减排可能仍然是我们的重要法宝。   第三个判断，刚刚很多专家提到，碳达峰、碳中和是能源结构的根本性调整。这件事情对我们国家来讲尤为困难。这个数字的基本规律和构架趋势不会有大的问题。在未来能耗每年还会增加的前提下，我们的能源结构是在拼命调整。比方说煤，现在占比刚刚不到60%，在未来5到10年仍然还会占到一半左右。这只是能源结构的比例。从绝对值看，近5年28亿吨左右几乎没有变，只是到2030年之前可能会有小幅下降。   石油这么多年比例基本没有变，就是17%、18%，但是它的绝对值依然还有上升空间，2030年至少达到11亿吨左右。还有天然气，天然气在三个化石能源中应该是增长最快的，因为天然气是一个碳4个氢，比院士讲的氮氢3的氢含量还高，也是一个负氢的介质，尽管还有碳，但毕竟碳的含量比较低，所以它还会呈一定的上升，无论是相对值，还是绝对值。从这个角度来讲，2030年三大化石能源仍然会占到75%，我们仰仗的非化石能源，像光伏、风电等清洁能源在结构里面是有快速增长，但是大概也只是占到25%。   能源结构在调整，但我们可能未来10年，甚至更长时间都还要仰仗煤、油、气。在这一背景下，我们怎么考虑氢能以及很多产品与技术的布局？这个前提和背景我们需要有充分的考虑。换句话说，氢能现在处在一个发展的积累期，这个积累期可能还会持续一段时间。   第四个，二氧化碳的绝对排放值，大概到2030年在105亿吨左右。这么多的二氧化碳，我们在未来40年之内要找到解决方案。因为如果把110吨二氧化碳分解来看，电力还是最高，占到40%以上，加上工业差不多78%左右，因为交通和建筑各占10%，这是大家比较公认的数据。这么大量跟工业、电力相关的二氧化碳，我们怎么来处置？如果再分解一下，工业的37吨，钢铁、化工等等我不展开讲了。   针对这么大量的二氧化碳，我们一定要找到出路。也有专家可能对它有不同的异议，但是我们在2030年以后要找到大规模利用二氧化碳的方式。这里有两大类方案，一个是物理方法，我们可以驱油，可以埋在岩水层，当然，不管有多大争议，这肯定是一个最直接的手段。同时，各种化学利用二氧化碳加氢都可以大显身手，但是那个量对消除这几十亿吨二氧化碳来讲，那是杯水车薪。当然，再小也是贡献，各种化学利用二氧化碳的产品和过程都会得到足够的重视。   这里还有一个二氧化碳的排放强度，我刚才反复强调，我们经济只要发展，就需要能量，但是我们的能量结构可以调整。这个过程中靠什么调整？就是要靠未来绿电和由绿电和绿氢构成的二次能源的重要的互联网，来为减排二氧化碳做出贡献。同样消耗能量，我用的是绿电和绿氢，而不是传统的化石能源。   今天主题是氢，我主要讲一下以氢为主的一些理解。氢气作为能源有很多的好处，我想在这里声明一下，氢气作为能源，是一个非常古老的东西，不是一个新东西。我们石油化工在七八十年前大力发展催化加氢过程，就是把氢气加到汽油、柴油、煤油里面去，达到一定的氢碳比和氢含量，来满足汽油发动机、柴油发动机、航空发动机的要求，它不是一种制氢、加氢和用氢吗？   这个过程包含了制氢、储氢、化学储氢、用氢全有，只是用的不是燃料电池，用的是汽油发动机、柴油发动机，到现在依然这样。从这个来讲，氢气作为一种能源加到化学品、加到油品，已经七八十年，如果追溯到德国煤加氢都快100年了。但是今天我想说的，跟燃料电池相关的氢产业链可能是我们更应该关注的。   这个图是我在香港上市的一个公司，跟日本株式会社旗下一个专门做燃料电池电池的机构合作，“吐血”画了这一张图，以燃料电池为核心，对氢能产业链做了一个归纳。左上角各种制氢、储氢、运氢，到最直接的加氢站，最后核心的是以燃料电池系统为主的产业链到各种应用场景。   这里特别标注了一些，在我们国家有很好的积累，但是很多还只处在一些示范，甚至是刚刚研发的阶段。标注红色的目前几乎依靠进口，稍微淡一点的是小规模生产，但是性能差距还比较大。黄一点的可以小规模生产并应用。蓝色的和绿色的意味着我们已经跟国际上没有什么差距。   基于这样一个说明，我把这个图稍微分解一下。左上角刚才很多院士提到，我不展开讲了。大家非常熟悉的四大制氢技术，无论是传统的化石能源制氢，还是产副产氢、电解水制氢、生物制氢，都是比较淡的颜色，也就是说我们都有相应的技术，马上可用，只不过电解水制氢可能需要尝试大规模连续化运行，毕竟现在我们很多示范工程跟我们工业上两三千万吨用氢规模相比，还有很大的差距。   储氢和运氢刚才院士也讲过，我不重复了，最后直接到加氢站，不同规模加氢站的投资可能有一些差别。跟加氢站相关的很多设备并不完全可靠，氢气压缩和加注设备、高压储氢设备、制氢设备等方面我们有一些材料和关键装备还依靠进口。从这个角度来说，不是简单制氢和加氢站方面都完全自主，这方面我们还有弱项，还有进一步提高的地方。   再一个是燃料电池系统。这里边还有一系列的辅助系统，包括供氢子系统、氢气循环泵、空压机、控制系统等等，其中有部分技术我们没有掌握。没有全链条的掌握，导致我们在氢气循环泵、控制系统、标准化系统方面和别人有一些差距。   燃料电池堆差距就更大一些。很高兴今天听到我们在燃料电池堆，核心膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂等方面都有很大的进展。虽然我们在这些方面不需要依靠进口，但这些核心的材料、装备还需要继续攻关，因为我们还有差距。   燃料电池不仅可以应用在常规的交通领域，还可以用在工程应用，包括特种工程车辆、无人机，还有分布式发电和热电联供系统等等。总体来讲，以燃料电池为主的氢能产业链还任重道远。   氢能需要一定时间的发展。客观来说，在短期内我们还不能完全寄托在全绿氢上，即使美国也没有纯绿氢。2025年是仰仗中东和沙特，中东天然气比较便宜，以天然气制氢为主+CCUS，可以把每公斤氢降到1.2美元，同时借助已有的油气田、气田大规模封存二氧化碳。   我国的煤制氢依然会持续一段时间，毕竟我们的能源结构所带来对煤的惯性依赖还很大，煤制氢+CCUS是我们短时间内解决快速增长的用氢需求的途径。从长远来看，我们可能还是会选择电解水制氢。   不管怎么说，2060年我们要实现碳中和，没有氢是不行的。我的估计比较保守，到2050年我们氢能可以占到10%以上，产业链产值会超过10万亿，其中包括加氢站、燃料电池、固定式电源/电站。   我们很关注绿电和绿氢怎么快速重构以化石燃料为主的能源结构，接下来我简单汇报一下几个进展。   第一个是冶金。这么多年来，我们炼钢还是用比较传统的长流程。但现在的趋势是以电弧炉和轻机关联体为主的短流程，这个工艺在欧盟和美国已经超过了50%以上，所以我们又落后了一大步。如果把长流程变成短流程，我们可以减排二氧化碳70%以上。利用炼钢等化工过程的一些附产气体，通过化学化工的催化变换，把里面的二氧化碳、甲烷转化成一氧化碳和氢，利用一氧化碳和氢替代传统炼钢用的胶。预处理、催化反应，变成还原气等基本都是化工过程，把传统的炼钢变成准化工过程，这样可以大大地减排二氧化碳。   利用这个技术，我们已经在陕西组建起来一个30万吨的清洁还原铁，并且已经投产，现在正在试运行。这里最核心的一步，就是把很多各种附产气通过化工转换变成还原气替代胶，其中的核心反应就是，把一氧化碳和氢里面的氮和氢用掉，来供炼钢。   第二个是传统石油化工。石油化工也有一些过程，比如很重要的过程是蒸汽电解生产3C，这是我们现在放量最快的。传统的过程都是靠加热炉，靠烧天然气、烧油，然后每吨产品大概需要烧半吨多的化石燃料，最后都变成二氧化碳。如果在电价合理的前提下，用绿电来替代这些化石燃料，就可以大大减排。这是有可能的，但是需要一个大的突破，就是把传统的加热炉变成新的电磁供热。电磁供热是一种快速传感方式，需要一些关键的设备和催化剂实现，对传统的过程进行重构。我们得

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大规模制氢方式首选——核能制氢

大规模制氢方式首选——核能制氢

近期，美国能源部（DOE）宣布投入2000万美元，支持亚利桑那州的核能制氢示范项目，使清洁氢能成为核电站除发电以外的重要经济产品，助力在未来10年之内实现DOE“氢能攻关”科技化的制氢成本目标（1美元/千克）。   业界普遍认为，核能制氢才是大规模制氢方式的首选。然而这种制氢方式似乎进展的十分缓慢。   核能是低碳、高效的一次能源，其使用的铀资源可循环再利用。经过半个多世纪的发展，人们已经掌握了日益先进、不断成熟的核能技术，成为当前人类大规模工业制氢的最佳选择。核能制氢是将核反应堆与先进制氢工艺耦合，进行氢的大规模生产。核能制氢具有不产生温室气体、以水为原料、高效率、大规模等优点，是未来氢气大规模供应的重要解决方案。   核能制氢原理   核能制氢就是利用核反应堆产生的热作为制氢的能源，通过选择合适的工艺，实现高效、大规模的制氢；同时减少甚至消除温室气体的排放。核能制氢原理示意如图所示。   核能制氢原理示意图   核能到氢能的转化途径较多，包括以水为原料经电解、热化学循环、高温蒸汽电解制氢，以硫化氢为原料裂解制氢，以天然气、煤、生物质为原料的热解制氢等。以水原料时，整个制氢工艺过程都不产生CO₂，基本可以消除温室气体排放；以其他原料制氢时只能减少碳排放。另外，利用核电电解水只是核能发电与传统电解的简单联合，仍属于核能发电领域，一般不视为真正意义上的核能制氢技术。因此，以水为原料、全部或部分利用核热的热化学循环和高温蒸汽电解被认为是代表未来发展方向的核能制氢技术。   核能到氢能的转化途径   我国的核能制氢项目起步于“十一五”，研究了当初的主流工艺热化学循环和高温蒸汽电解制氢，并进行了初步运行试验。在“十二五”期间，设立了国家科技重大专项“先进压水堆与高温气冷堆核电站”，目的是掌握碘硫循环和高温蒸汽电解的工艺关键技术。   清华大学核能与新能源技术研究院（INET）在国家“863”计划支持下，于2001年建成了10MW高温气冷实验反应堆（HTR-10），2003年达到满功率运行。   2019年1月15日，中核集团、清华大学、中国宝武三方签订《核能-制氢-冶金耦合技术战略合作框架协议》，三方将资源共享，共同打造世界领先的核冶金产业联盟。目前中核集团的依托《框架协议》开展核能制氢冶金技术研发，对国内外氢能产业链各环节进行调研，分析氢能产业宏观布局、技术发展、经济成本等因素后明确氢能产业链的主要切入点，完成产业布局顶层设计。中核集团远期的目标是在2030年后，利用已成熟的核能制氢和弃电制氢为产业源头，开拓储氢、运氢、氢燃料电池中下游产业。   今年9月，高温气冷堆碳中和制氢产业技术联盟在清华大学成立。该联盟的成立，其目的在于推动高温气冷堆制氢技术和产业发展，攻克关键核心技术问题，打造世界一流产学研用结合的新型协同攻关联合体。   据了解，该联盟作为一个科技、产业、金融相协同的创新联合体，由清华大学、中国核工业集团有限公司、中国华能集团有限公司、中国宝武钢铁集团有限公司、中国中信集团有限公司五方联合发起成立。   联盟以我国先进的高温气冷堆技术为基础，通过超高温气冷堆制氢的研发，开发氢冶炼、氢化工等应用技术，将高温气冷堆技术与钢铁冶炼、化工等具体应用场景相结合，打造工业规模示范项目，并在国内外开展产业化推广，努力实现相关行业的二氧化碳极低排放。   目前国际上各大发达国家都在积极的进行核能制氢项目的研究与开展，力图早日迈入氢能经济社会。国正在积极推动核能制氢技术的发展，并已进入商业示范阶段。我国在国家科技重大专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”支持下，高温堆制氢关键技术研究已取得良好进展，处于世界领先地位。在发展核氢战略中，需要政府加大政策支持和投入保障力度，尽快落实建设60万千瓦高温气冷堆核能工程；大力发展和引进核能制氢人才和研发企业，提高专业研发能力，扩大产业范围。

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北京大兴明年新建3座加氢站，推广500辆氢能车

北京大兴明年新建3座加氢站，推广500辆氢能车

12月14日开幕的大兴区第六届人民代表大会第一次会议上获悉，大兴国际氢能示范区起步区北区目前已全面建成投用，占地5.4万平方米，这是目前京津冀唯一一个集产业、科技、商务、生活为一体的氢能专业园区。示范区南区一期4.7万平方米也已启动建设，计划明年7月基本建成，为后续更多的氢能产业项目提供空间保障。到2025年，大兴区至少建成10座加氢站，至少推广氢能车3000辆。 大兴区经济和信息化局党组书记、局长高振华介绍，目前，大兴区积极引进氢燃料电池产业关键零部件龙头企业及制、储、运、加、用等氢能企业入区发展，努力形成完整产业链，已签约落地项目33家。构建氢能应用场景，目前已累计推广185辆氢燃料电池旅游客车和环卫车示范应用。 大兴区将以“打造具有国际影响力的示范区、产业高效协同的引领区、核心技术攻坚的主阵地”为三大发展目标，积极谋划加氢站网络化布局，2022年将建成3座加氢站，加大车辆示范推广，2022年力争推广500辆，重点布局机场、物流等优势、特色场景，大力推动燃料电池汽车在省际通勤专线、城际物流配送等多领域应用，探索热电联供、分布式能源利用、氢能应用场景综合示范，吸引更多国内、外氢能行业龙头企业项目落地发展。

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浙大郑津洋院士：氢能管道输送技术发展现状和挑战

浙大郑津洋院士：氢能管道输送技术发展现状和挑战

郑津洋 中国工程院院士、浙江大学教授、浙江大学能源工程学院副院长、高压过程装备与安全教育部工程研究中心主任   各位同行下午好，很高兴有这个机会参加这个会议。 刚刚听了郭院士和程院士两位非常精彩的报告，下面我跟大家汇报一下氢能管道输送技术发展现状和挑战。 我将从三个方面：研究背景、发展现状、面临挑战跟大家进行汇报。   一、研究背景 我们知道，氢能是能源转型升级的重要方向，也是实现碳中和目标的重要途径。在整个氢的产业链当中，安全、高效的输送是产业链的重要组成部分。氢的输送有很多技术，像长罐拖车、液氢槽车、管道，这些方法进行综合比较，我们发现管道的输送它具有运输体量大、距离远、能耗损失低这样的特点，有望实现氢能经济规模的长距离输送。 要实现输送，就需要用到管道。这个管道它广泛应用于加氢站、燃料电池汽车、工业厂区等场景，还有一类就是利用新建或在役的天然气管网实现掺氢输送，把氢掺到天然气里边再进行输送。这些管道也有它的特点，一个是种类多。我们可以把管道分成为工业管道、长输管道、公用管道和专用管道。 管径的直径有的小，有的大，小的只有几毫米，大的可以做到1.4米；压力范围也很大，低的到0.1兆帕，大的103兆帕；使用量差距也非常大。这样一个需求就产生了两个问题，一个问题用在役的天然气管网能不能够用来输送氢气？因为我们现在全国已经有大量的在用管道，像长输管道我们国家的量已经超过4200公里，量很大，如果能够用现有的管道进行输送，我们可以节省大量的投资，提高基础设施的利用率。另外一个问题，如果用新建的氢气管道，新建的氢气管道它应该满足哪些技术条件？从材料的角度、设计制造、运行维护这些方面应该怎样来提出针对性的要求？   二、发展现状 我们首先来看一下管道的建设现状。据统计，全球范围内氢气输送管道已经超过4600公里，这些管道主要是由氢气的生产商来运行。管道最多的国家是美国，它的总里程已经达到2700多公里，最高运行压力到10.3兆帕，主要是位于墨西哥湾沿岸，有1000公里左右的管线。在掺氢天然气管道方面，国外也开展了持续的研究，最早可以追溯到荷兰，从2001年就开始开展相关的研究，欧盟德国、法国、英国这些国家都开展了相关的研究。 从我们国内来看，我们在工业管道、专用管道方面现在积累了比较丰富的经验，工业管道主要应用在冶金、电子、建材、电力、化工等行业，现在有几百家企业企业内部用的管道已经企业之间氢气输送用的管道。对于专用的管道，这些年发展最快的是跟氢燃料电池汽车关联的，像氢燃料电池汽车我们现在运行的已经有8000多辆，每一辆车上都有供氢的管道。加氢站现在已建的200多座，在建的70多座，需要大量的专用管道。在掺氢天然气管道方面，我们起步要迟一些。现在主要在用的国电投在潮阳市开展了产氢方面的一些工作。 我们看一下技术的进展。 首先，管材与氢以及掺氢天然气的相融性。因为材料与氢气长期接触，氢会侵入到材料内部，导致金属材料出现损减、裂纹扩张速度加快和断裂韧性的下降。大家看这个图，这是两根试验的断口，这个材料是大家都非常熟悉的R4D不锈钢S30408，在87.5兆帕的氧气里面，这个断口杯锥状的是典型的韧性断裂；左边这个是同样的材料，在87.5兆帕的氢气当中，就发生了脆性断裂。对于疲劳寿命，由于氢气的存在，它的速度会加快，疲劳寿命缩短，扩张速裂加快，导致材料的氢脆。 对于氢脆的研究，国内外非常值得重视。作为试验研究的时候，我们希望能够获得材料在真实气体环境当中的性能。我们前面谈到，有纯氢，也有掺氢的天然气，因此在研究条件的创造上，也采取了不同的技术路线。 对于纯氢，我们就利用纯氢的环境开展试验，对于掺氢的天然气，它有的利用氮气来代替天然气，用氮气里面掺氢来代替天然气掺氢。还有一种，我利用真实的天然气掺氢开展相关的研究。研究发现，在天然气管网运行的工况下面，掺氢对我们现在常用的材料X70、X80、X52，对它的抗拉强度影响是不大的，但是会导致材料的韧性断裂性能和疲劳性能下降。 这个性能的下降会导致材料对缺陷的敏感性加大。如果有同样的缺陷，在同样的工况下面，就有可能导致管道使用寿命下降。对于掺氢的天然气，我们研究发现，因为掺氢天然气是一种混合物，除了甲烷、氢气以外，还有水分、二氧化碳、氧气，多组份的情况下，它会产生什么？有的组份会加剧材料的裂缝，有的会延迟或者阻碍材料的裂缝，这就需要去研究不同的组份对性能裂化的影响。 这里举一个例子，像天然气中的二氧化碳，如果和氢气一起发生协同作用，来促进像碳素钢、二碳化钢这样的材料，其疲劳裂纹扩张速率比在氢气当中的还要加快。因此，对于掺氢天然气，现在世界上面临的问题是什么？现在都在通过一个一个案例来研究，但是还没有找到一种普世性的可推广、可复制的技术，它的难点就在这里，因为它是一种混合物，我们需要去研究各种组份的情况下面对它影响最大的条件是什么，我们怎么样来获得对材料性能影响最大的工况。 同样，氢气还会对废金属的性能产生影响，主要是轻损伤和氢的渗漏，因为氢分子很小，有可能通过废金属来渗漏。除了材料之外，我们还要关注设备对氢气或者掺氢天然气的适应性。管路里边的设备又涉及到压缩机、加气机、阀门、密封接头等等，这些设备对氢气或者掺氢天然气的适应性如何，也是需要加强研究的方向。 第三个是管道运行安全保障。由于氢气分子小，容易泄漏，而漏出来以后又跑得快，这就需要研究掺了氢以后或者在氢气环境当中它的泄漏、扩散、爆炸的特点，就要加强这方面的研究。在加强规范标准方面，像美国机械工程师学会  、欧洲压缩气体协会、欧洲工业气体协会已经发布了氢气管道相关的标准。 在国际上现在影响比较大的是美国机械工程市学会颁布的B31.12标准，这个标准涉及到设计、施工、操作、维护等。 这个标准里面我举一个例子，说明氢气管道跟天然气管道之间的差异。这里给出了一个计算公示，这个公示是用来计算某一厚度、直径材质的管道能够承受的压力的大小。这个公示里面一个红的“*”号“HF”，这是跟天然气管道里面计算公示里面没有的，这个系数是用来反映氢的进入材料的裂况。这个表里面可以看到，这个系数是小于等于1的，等于1的话只有两个情况，一个是对于X42、X52钢在13.79压力以下这种影响很小，在其他的材料或者其他的压力等级下面这个系数都是小于1的。这说明什么？同样的管道，如果输送氢气的话，它输送的压力要比输送天然气的压力要小。 我们国内到目前为止还没有完整的氢能管道输送的标准，只是在一些相关的标准里给出要求，像氢气输送系统的第一部分、第二部分、第三部分以及今年刚刚修订的5051650156加氢站的标准里面也对管道作了一些规范。 三、面临挑战 要实现氢气或者掺氢天然气管道的安全可靠运输，未来面临着不小的挑战。首先，在机制研究上，这个氢是怎么样倾注到材料里面的，特别是多组份的时候，这些组份之间相互是如何作用的。材料的宏观性能和微观结构之间又是什么样的关系，表面到内部、微观到宏观都要加强相关的研究。另外，现在的零氢环境当中材料的性能数据奇缺。 在氢环境当中，材料的性能除了跟材料本身的化学成分、绿色性能和微观组织相关以外，还跟3个因素有关：第一是环境，第二是应力，第三是制造。热环境里面，像氢气的分压、氢气的纯度、环境的温度对材料性能要发生影响；制造里面，热处理的工艺、焊接的工艺、成型的方法，也要对它影响。 因此，氢在自然界的条件下面，我们很难去说某一种材料它是不是绝对适应用某一个环境，因为它要把4个因素综合起来，来规定出它的使用条件。正因为这样，要继续加强基础数据的研究。这个基础数据里面除了材料以外，还有零部件，系统需要从材料、零部件、系统三个层面开展相关的工作。最近修订好的美国的管道标准，它的前言里面也提到，随着对氢脆的进一步认识以及数据的积累，将对标准中的有关数据进行完善和修改，说明这是一个全球性的问题。 在关键技术上面，也需要进行攻克，包括低成本、高强度的抗氢脆材料、高性能的氢能管道的设计制造技术、氢能管道的运行和控制技术以及应急和维护的技术。 在相关装备国产化方面，我们也面临着不小的挑战，像高性能、低成本的输氢的管道，用什么样的管道输氢更加经济。如果要实现管道输送，它的一个重要特征是流量大，那就需要大流量的压缩机，还包括氢气计量的设备阀门、仪表等等。 再一个挑战是标准。我们需要加快来制定纯氢管道以及掺氢管道的标准，包括零氢材料，我的材料怎么样来筛选，能够给出一个材料选用的指导性文件，氢能管道的设计、建造、运行、维护，管道里面涉及到密封、管道风险评估、定期检验等等。因此，要实现稳定可靠的氢能或者掺氢天然气的管道的输送，我们还面临着诸多的挑战，需要各位人同仁我们一起来努力。一起推进相关技术进步。

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中国、智利、西班牙和澳大利亚将引领全球氢经济

中国、智利、西班牙和澳大利亚将引领全球氢经济

根据国际能源机构(IEA)的一份报告，未来五年，位于四大洲的四个国家有望引领绿色氢气生产。   国际能源署写道：“如果计划中的项目在2026年投入使用，中国、智利、西班牙和澳大利亚将把新增18GW可再生能源容量的85%用于绿色氢生产。”这表明，同大洲的供应协议将首先推动氢交易，尤其是在亚洲和欧洲。   截至2021年10月底，全球已经宣布了超过260GW电解槽产能的计划。报告中指出：“我们估计，这可能带来额外的475GW风能和太阳能光伏发电量，占目前可变可再生能源装机总量的三分之一。”并补充说，欧洲计划中的电解槽容量保持领先，约占总容量的40%。然而，报告指出，缺乏需求和来自化石燃料“灰色”氢的竞争可能是一个问题。该报告的作者写道：“目前计划中的项目与绿色氢产量之间的不匹配，仍然是未来电解槽扩建的关键不确定性。目前，政府的政策更侧重于氢生产的脱碳，而不是开发新应用的需求。”   新的进展   近日，西班牙巴伦西亚港(Port of Valencia)决定，为了减少码头机械设备对环境的影响，该港口将成为欧洲首个使用氢能源载体运营的港口。该项目“得到了不同组织的认可，并被欧盟委员会选择为海上运输脱碳的战略举措，”上周四港口对外宣称，并补充说，将在2022年初安装一个绿色氢供应站。该站点将提供足够的氢气，以保证设备的连续工作循环，这是欧盟委员会H2Ports项目的一部分。   总部位于牛津的电力市场数据公司极光(Aurora)能源研究公司表示，氢气将在伊比利亚脱碳努力中发挥关键作用。“有三个关键原因，”Aurora上个月写道，“其一，伊比利亚可再生能源的巨大潜力将导致比其他欧洲地区更低的绿色氢生产成本；第二，政策努力似乎集中在绿色氢，而不是其他低碳替代品，如核能或CCS(碳捕获和储存)；第三，拟议的氢目标雄心勃勃，为行业创造了宝贵的机会。”   氢燃料汽车   法国汽车供应商Plastic Omnium表示，它将继续其扩张。该公司希望到2030年实现30亿欧元的收入。上个月，Plastic Omnium与美国的汽车开发、仿真和测试公司AVL合作，开发高、中功率的氢系统。11月下旬发布的一份新闻稿称：“新的合作伙伴关系将使Plastic Omnium加速从2022年开始，在所有类别的汽车中使用一系列高性能、低成本的氢系统。”   沙特国有能源公司沙特阿美(Aramco)已与法国企业签署了5项协议，包括承诺与零排放运输公司Gaussin(高斯)探索氢动力汽车业务。沙特阿美和高斯公司希望在沙特阿拉伯建立一个氢动力汽车制造工厂。作为第一步，双方将研究在中东建立一家工厂和一家氢分销企业的可行性。该能源公司首席执行官Amin H. Nasser表示：“此次合作是沙特阿美与法国领先公司长期合作关系的延续。这代表着一个推动氢作为低碳解决方案的机会，不仅适用于赛车，最终也适用于大众交通。”这家沙特能源巨头部署多元化的业务，但本周为其天然气管道网络签署了一项155亿美元租赁和售后回租交易。   制氢技术与设施   挪威热塑性复合管材生产商Strohm日前与德国-西班牙海上风电企业西门子歌美飒可再生能源该公司签署了一份谅解备忘录。Strohm今天表示：“合作将集中于开发氢转移解决方案，以改进分散的绿色氢概念，即绿色氢由每台风力发电机产生，并通过海底管道基础设施运输到岸上。在这个概念中，电力电缆将被管道基础设施取代，储存和传输氢气。”Strohm上个月与挪威工程专家Seanovent合作开发海上风能制氢技术。西门子歌美飒正在斯堪的纳维亚寻找机会，并于上月与瑞典开发商OX2达成了一项455MW的协议，“这将是芬兰有史以来最大的风电场。”     韩国天然气公司(Kogas)总裁Lee-Bong Chae表示，该公司是世界上最大的液化天然气(LNG)买家之一，公司将投资氢气生产和设施，同时收购估值过低的液化天然气资产。他表示：“为了实现经济的氢生产和供应，我们将继续建设各种类型的制氢工厂和氢燃料基础设施，并积极推进海外绿色氢事业，以实现氢的腾飞。此外，我们将以与领先公司的战略联盟、联合研发和并购的形式进行大量的研发投资。”据美国金融数据公司标准普尔全球(S&P Global)称，预计到2030年Kogas每年可生产104万吨氢气。这家国有控股公司将于2023年3月建成其第一座制氢厂。该公司希望通过蒸汽重整生产这种能源载体。

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《自然》：厦大与北大团队合作！破解界面水分子结构对电催化反应过程的调控机制，绿色制氢新策略

《自然》：厦大与北大团队合作！破解界面水分子结构对电催化反应过程的调控机制，绿色制氢新策略

水分子直接参与众多重要的电催化反应，但对处于固液两相界面的水分子在电催化反应过程中的结构变化与作用机制研究一直是电化学领域的难点。近日，厦门大学化学化工学院李剑锋教授课题组与北京大学深圳研究生院潘锋教授团队合作，利用电化学原位拉曼光谱技术揭示了界面水分子结构，解开了界面水分子结构如何调控电催化反应这一科研难题，为提升电催化反应速率、进一步指导绿色制氢提供了一种新的策略。这一研究成果于12月2日刊登于《自然》杂志。   研究团队利用原位表面增强拉曼光谱技术，在电催化析氢反应过程中，对钯单晶电极/溶液界面水分子的构型及其动态变化过程进行实时监测。研究人员发现，电极/溶液界面除了已知的含有氢键的水分子之外，界面上还有一类与阳离子键合的水分子。后者在阳离子和负电极电势协同作用下，无序的水分子排布成更为有序的特殊结构。这种结构可以加速电极与水分子间的电荷转移，进而极大提升电催化反应析氢的速率，为指导绿色制氢提供新的理论途径。   研究显示，这类界面水分子比氢键水分子更加接近电极表面，可以提高其和电极表面间的电荷转移效率，极大提升电催化析氢反应速率。提高阳离子的浓度和价态会进一步增加界面区有序水分子的含量，进一步提高电催化析氢反应速率。   研究还发现单晶电极的晶面结构和电子结构都将影响阳离子键合水分子的含量和电催化析氢反应速率，证实了阳离子键合水分子加速电催化析氢反应速率具有普适性。   该研究从单晶模型体系出发，深入认识界面水分子结构对电催化反应过程的调控机制，解决了困扰电化学领域长期存在的难题。

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黎明气体集团开展全员岗位职责、岗位技能、岗位流程学习

黎明气体集团开展全员岗位职责、岗位技能、岗位流程学习

业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随；学而不思则罔，思而不学则殆。从古至今，学习一直是永不过时的事情，学习也是人们努力进取，拼搏向上的第一生产力。黎明气体集团是学习型的企业，黎明人坚信学习是企业发展的动力和不竭源泉，也是每个人得以成长的唯一途径。 11月22日，黎明气体集团发布了全员岗位职责、岗位技能、岗位流程学习的通知，此项学习的目的是通过完善全体员工对岗位职责、流程及相关知识、技能等内容的认知与掌握，继而提高全体员工工作效率，增强安全生产意识，加强工作责任心，并提升员工自身综合素质。 学习通知一经下发，黎明各公司员工迅速相应，积极参与，通过学习启动会、面授培训、熟读背诵会、学习抄写等形式来进行学习。其中抄写岗位流程的形式最受员工欢迎，大家纷纷自愿加入抄写大军，将岗位职责的标准化流程通过抄写这一形式熟记于心。通过这样的学习方式，查缺补漏，精益求精，让黎明人的能力更加夯实。不仅仅依靠经验工作，而是将实践与理论相结合，将经验与能力标准化，丰富自己，带领他人。 最后希望员工可以通过不断地学习提升自己的能力和修养，与企业一起成长。黎明人共同在学习中工作，在工作中学习，最终成长为支撑黎明的栋梁。

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黎明气体集团医用氧气紧急驰援满洲里抗疫最前线

黎明气体集团医用氧气紧急驰援满洲里抗疫最前线

11月27日，满洲里在“应检尽检”人员核酸检测过程中，发现3例新冠病毒核酸检测阳性人员。至12月3日零时，满洲里累计确诊病历239例。黎明气体集团哈尔滨公司于11月29日凌晨接到满洲里防疫指挥部急需医用液氧的求援，立即在二小时内调拨一辆26m³的医用液氧运输车辆，精心挑选车辆驾驶、押运人员执行此次医用液氧紧急运输任务。 哈尔滨公司距离满洲里运输距离超过1000公里，经过近24小时的长途跋涉，医用液氧运输车辆于30日上午抵达满洲里市，通过与高速交警、满洲里交警、满洲里口岸医院及满洲里防疫指挥部沟通后液氧车辆顺利抵达满洲里口岸医疗救治医院，于30日15时完成医用液氧运输工作，医用液氧运输车辆于12月1日晚抵达哈尔滨公司，此次紧急医用液氧运输任务圆满完成。 黎明气体集团作为中国知名气体生产商，在2020年及2021年的多次新冠疫情中勇于承担社会责任，为俄罗斯、河北、辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古等国内外数百家医院提供医用氧气供应。

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