对可再生能源的迫切需求使氢燃料 —— 一种有望改变全球能源系统的解决方案 —— 成为人们关注的焦点。 到 2029 年底,氢市场预计将超过2600亿美元,会为该领域提供大量的研究和商业机会。 美国化学文摘社(CAS)利用其独特的 内容合集数据,完成了一份氢燃料研究的全球趋势分析,在此分享其中的几个亮点。 旨在帮助大家对这一动态、快速发展的领域有一个清晰的认识,对于加速研究和抓住当前和未来的氢市场机会至关重要。
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关于氢的宣传有哪些?
目前,全球 90% 的能源供应来自化石燃料。 从长远来看,我们对化石燃料(不可再生的能源)的依赖是不可持续的。 随着全球人口的增长以及我们对矿物燃料的依赖继续耗尽有限的自然储备,人们越来越关注满足世界未来的能源需求。 此外,化石燃料的副产品会释放毒素、颗粒物质并增加的二氧化碳排放,从而对环境造成破坏,加剧全球变暖。
过在过去的二十年中,对可持续性和环境破坏后果的担忧使研究越来越集中在寻找可以满足不断增长的能源需求的替代性清洁能源上。 在使用和开发中有多种可持续能源,仅举几例,包括太阳能、风能、海洋热能、地热能和生物质能。然而,当单独使用时,目前这些都无法提供足够、可靠和具有成本效益的能源供应。
在寻求更多、更可升级的替代能源的过程中,氢显示出巨大的前景,并正在成为化石燃料的主要竞争者。 作为一种燃料和一种能源载体,氢还可以存储来自各种主要来源的能量,与其他替代能源相比,作为一种可再生能源的可能性更大。
氢燃料技术:优点、趋势和近期成功案例
使用氢来发电是基于最初在1970年代开发的燃料电池系统。 包括阴极,阳极和电解质的燃料电池通过氢和氧之间的化学反应产生电能。 由于该反应仅产生水、电和热,因此使用氢不会对温室效应产生影响。
《京都议定书》(Kyoto Protocol)于1997年实施,这是一项由192个参与国签署的旨在减少温室气体排放的国际条约。 从那时起,人们加快了探索和开发氢作为替代燃料的努力。 CAS数据显示,1997 年以来,氢燃料领域的专利数量稳步增长,表明全球对这项技术商业化的兴趣日益增长。
紧跟最新的氢燃料开发趋势可为进行明智的商业投资、开展有价值的合作以及确定研究领域内的热点(或隐患)提供指导。 CAS内容合集揭示了氢研究中重要的全球研究趋势和专利申请。从地理和行业角度考虑这些趋势可提供对氢燃料市场的更深入了解。 从地理和工业角度考虑这些趋势,可加深了解氢燃料市场。
专利数据显示,亚太地区拥有全球66.7%的氢燃料专利。 作为全球氢燃料研究的领导者,日本产生了三分之一的发明,中国紧随其后。 分领域看,汽车行业对该领域专利申请的贡献最大,因为它直接受到向可再生能源过渡的影响。 在欧洲、美国和中国,氢燃料专利中最常见的主题是“储氢材料”,紧随其后的是“燃料电池”,重点强调了这些在交通运输业、商业和住宅供暖领域的应用。
实际上,最近有几个国家庆祝将氢燃料技术引入公交应用方面取得了成功。 例如,两辆氢动力火车于2019年在德国北部投入使用,以减少传统柴油动力运输的二氧化碳排放量。 在即将到来的 2021 年日本夏季奥运会上,氢动力客车将用于运送运动员。
研究聚焦于解决挑战
尽管有其优点和潜力,但氢技术领域仍面临阻碍其立即大规模应用的挑战。 一项关键挑战是成本。 当前在燃料电池中使用铂会使氢的生产变得昂贵,这使得科学界需要探索具有成本效益的替代品。 如果要与已建立的低成本石油系统竞争,降低氢系统的成本和开发经济的制造方法至关重要。
但是,阻碍氢燃料技术的最大障碍是储氢的困难。 氢是一种轻质元素,其密度比常规燃料低几倍。 为了避免由于加压气体的渗透性而引起的泄漏,需要在存储容器的构造中使用优质材料。 在储氢系统的耐用性和重量之间找到合适的平衡一直是挑战。
氢作为消费燃料的成功直接取决于寻找坚固的储氢材料并开发精良而安全的运输系统。 因此,自2009年以来,储存氢气已成为全球范围内的主要研究重点,随后是近年来的“脱氢”。 脱氢策略通过利用完善的氨和甲基环己烷的存储和运输基础设施解决了存储问题。 有了从氨和甲基环己烷中提取氢气的方法,与处理纯氢气相比,这种系统可以提供成本效益。
随着氢技术的迅速发展,并准备在将世界转向可再生能源方面发挥关键作用,对跨多个有影响力领域的机构而言,监控相关研究趋势至关重要。 了解有关该领域新兴机会的更多信息,请下载我们的深度氢燃料研究报告。