氢能的经济性主要涉及生产、储存、运输、应用四个环节中所采用的技术及相应的成本。
1、氢气的生产:氢能的生产主要涉及两种技术:电解水、热解水和通过天然气重整产生氢气。其中,电解水技术是最成熟的氢气生产技术之一,成本主要受到电力价格的影响。其原理是通过电解水来分离氢和氧。电解水技术的关键在于电解池的效率和耐久性。目前,电解水制1公斤氢气的成本价格大约在30元人民币。热解水技术,其原理是通过高温将水分解为氢和氧。这种技术目前处于研究阶段,美国在开展使用核电站的高温蒸汽制氢的研究,预计其效率将较电解水制氢提高30%,在未来可能会成为一种低成本的氢气生产技术。天然气蒸气重整是另一种常用的氢能生产方式。在这种方法中,天然气被转化为氢气和二氧化碳,后者被捕获和储存,以减少碳排放。该方法的成本主要取决于天然气价格和碳捕捉技术的成本。目前,天然气蒸气重整法生产氢气的成本约为每公斤15元左右。
2、氢气的储存:常用的储氢技术包括压缩氢气、液化氢气和固态储氢。其中,压缩氢气需要将氢气压缩到高压容器中,以便在需要时释放氢气,储存压力通常在350-700bar之间,这种方式可以实现氢气的高密度储存,成本通常在每公斤氢气3-6元左右。液态氢气是将氢气冷却至极低温度零下253摄氏度使其液化储存,存储和运输成本较高,通常在每公斤氢气25元左右。固态储氢技术目前正在发展中,其主要优势在于可以在常温常压下储存氢气,且能够实现更高的储氢密度,目前其成本也较高。
3、运输:氢气的运输可以采用管道输送和运输车两种方式。管道输送适用于长距离高容量的运输。这种方式需要铺设高压氢气管道,建设和维护成本较高,也存在一定的安全隐患。成本通常在每公斤氢气1元左右。氢气运输车可以用于短距离和小规模的运输,如从生产到加氢站的运输。这种方式需要适用于高压氢气的储存和运输设备,例如压缩储氢罐或液化储氢罐,成本通常在每公斤2元左右。
4、应用。低碳氢气的应用主要包括燃料电池和工业用途。燃料电池是一种利用氢气和氧气反应产生电能的设备,广泛用于汽车、公交车、发电站等领域。这种技术需要氢气和昂贵的电化学催化剂,因此成本较高。成本通常在每公斤氢20-30元。其他工业领域的应用的成本酌情而定。