生产“绿氢”新方法：使用新催化剂，铱使用量减少95%【附氢能源技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

近日，发表在《科学》杂志上的一项研究称，日本理化学研究所可持续资源科学中心的研究人员在不改变氢气产生速度的情况下，将反应所需的铱减少了95%。这一突破或有助提高生产“绿氢”的能力。

生产“绿氢”需要一种极其稀有的金属——铱，但铱资源稀缺是个大问题。研究团队试图绕过这一“瓶颈”。他们希望找到能长时间高速率生产“绿氢”的方法。此次他们成功地使用一种锰氧化物作为催化剂，将“绿氢”生产稳定在相对较高的水平。

该研究是通过将锰和铱相结合来实现的。研究人员将单个铱原子散布在氧化锰上，避免它们彼此接触。此时质子交换膜电解槽中的氢气生成速度与单独使用铱时相同，但铱的用量减少了95%。

研究发现，使用新催化剂，可以82%的效率连续生产超过3000小时的氢气而不会出现性能下降。氧化锰和铱之间的相互作用是成功的关键，因为这种相互作用导致铱处于罕见的、高活性的+6氧化态。

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。

研究人员开发了一种制氢新方法，使用锰氧化物作为催化剂，将金属铱的用量减少了95%。因此，从氢能源产业链上看，该制氢技术处于产业链的上游制氢环节。

宏观市场观察

——绿氢制氢过程完全没有碳排放

根据制取方式和碳排放量的不同，氢气主要分为灰氢、蓝氢和绿氢。

——可再生氢产量仍很低

当前中国氢气产能仍以化石能源制氢为主，但氢源结构向“可再生氢”倾斜，可再生能源制氢项目取得显著突破。

从产能来看，根据中国氢能联盟发布的信息，截止2023年11月，我国可再生能源制氢项目中，建成运行项目产能达7.14万吨/年，在建项目产能超80万吨/年，规划项目产能超640万吨/年，合计产能超720万吨/年。随着各阶段项目的推进，未来几年我国可再生能源制氢产能将快速扩张。

注：以上统计日期截至2023年11月底。

从产量来看，根据中国氢能联盟披露的信息，2022年中国可再生能源电解水制氢产量约10万吨，占我国氢气总产量的0.28%。

——可再生能源制氢需求情况

根据中国氢能联盟披露的数据，2022年，我国氢气产量为3533万吨。根据对氢能进出口的分析可知，当前由于氢气储运技术限制，我国氢气进出口规模很小，2022年，我国氢气进口量为6千克，出口量为6135千克。由此可得，我国氢气表观消费量和氢气产量基本保持一致，2018-2022年，我国氢气表观消费量整体呈增长态势，2022年，我国氢气表观消费量约为3527万吨。

注：中国氢气表观消费量由氢气进出口数据及产量数据测算得出。

从我国可再生能源制氢行业需求特征来看，2022年，合成氨和合成甲醇是我国氢气的主要消费领域，占比分别约为31%和26%。

——可再生能源制氢成本呈下降趋势

根据中国氢能联盟披露的信息，2018-2023年，我国可再生能源制氢成本持续走低，2023年9月，我国可再生氢价指数为18.95元/kg。但对比来看，可再生能源制氢成本还是远远高于综合制氢成本及清洁氢制氢成本。

——绿氢技术发展趋势

绿氢作为一种清洁、高效的能源，被视为未来能源体系的重要组成部分，对于推动能源结构的转型和实现可持续发展具有重要意义。中国的绿氢技术正处于快速发展阶段，随着成本的降低、技术的进步、政策的支持以及市场的扩大，绿氢将在未来能源体系中发挥越来越重要的作用。

中国氢能源技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与氢能源关键技术强关联的城市集群主要集中在华中和华北地区，并且以河南、北京为重点发展区域，未来布局氢能源技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华中和华北优先导入，其中可重点关注河南省郑州市金水区、北京市海淀区、朝阳区、大兴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。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《全球及中国氢能源行业发展前景与投资战略规划分析报告》。

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