（二）氫燃料電池技術(shù)

　　氫燃料電池不僅高效能，而且環(huán)保，尤其是質(zhì)子交換膜燃料電池，未來市場發(fā)展前景廣闊。

　　氫燃料電池的高性能。氫燃料電池是通過含有大量氫氣的燃料與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能，而不是利用燃燒來供能。相比于其他把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的過程，它的發(fā)電效率更高，通常能達(dá)到32%-70%。一般而言，燃料電池里的燃料除了氫氣，還有天然氣、甲醇和柴油等其他液體燃料。如果使用的是純氫氣，燃料電池的排氣是水蒸氣，那么它對環(huán)境的影響可以忽略不計(jì)。雖然使用了烴類的燃料，就會有二氧化碳的排放，但是即便這樣，使用燃料電池仍具有減輕碳排放的環(huán)境價值。

　　燃料電池類型。燃料電池可以根據(jù)它們膜的類型和操作溫度分成不同的類型。燃料電池可分為：(1)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)；(2)堿性燃料電池；(3)磷酸型燃料電池(PAFC);(4)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC);(5)固體氧化物燃料電池(SOFC)。

　　質(zhì)子交換膜燃料電池。質(zhì)子交換膜燃料電池是燃料電池電動汽車最適合的選擇。類似于電解槽，燃料電池也有一個電效率和功率輸出的平衡。電效率在低負(fù)載時很高，且隨著功率輸出的增加而降低。質(zhì)子交換膜燃料電池和堿性燃料電池的操作溫度比較低，在80℃左右，另外的燃料電池操作溫度就比較高，可以達(dá)到600℃(固體氧化物燃料電池)，這使得它們可以適用于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中。

　　（三）氫燃料運(yùn)輸與配送

　　氫燃料的廣泛應(yīng)用，依賴完善的氫燃料運(yùn)輸配送基礎(chǔ)設(shè)施，來保障氫能的高效使用。

　　加氫站。加氫站是燃料電池電動汽車燃料供應(yīng)鏈中一個至關(guān)重要的因素，提供盡可能多的加氫站是實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者利益的先決條件。加氫站的設(shè)置在很大程度上是由每日氫燃料的需求量、車載氫燃料的儲存方式，以及氫燃料的制造和運(yùn)輸方式等決定的。確定一個加氫站大小是關(guān)鍵的一步，一個小的加氫站初始階段可能每天只需要50kg到100kg，但是在成熟以后的市場里，加氫站每天可能會需要2000kg氫燃料。加氫站的氫燃料可以由下面的兩種途徑來提供：（1）從一個集中生產(chǎn)氫的工廠運(yùn)輸?shù)郊託湔?；?）在加氫站里用較小規(guī)模的電解槽和天然氣蒸汽重整生產(chǎn)氫氣。每種方法都各有優(yōu)點(diǎn)和不足：大規(guī)模、集中式制氫在大規(guī)模經(jīng)濟(jì)下盡量減少了制氫成本，但卻需要運(yùn)輸氫燃料，這增加了使用氫的成本；在分散制氫、小規(guī)模制氫的情況下，減少了運(yùn)輸和配送成本，但是卻增加了制氫的成本。因此，尋找最佳的網(wǎng)絡(luò)配置需要詳細(xì)分析并考慮多種因素，如制氫資源地理分布、現(xiàn)存基礎(chǔ)設(shè)施情況和加氫站預(yù)計(jì)氫燃料需求量等。

　　氫氣運(yùn)輸和配送。氫氣的運(yùn)輸和配送方式主要有三種：氣體管運(yùn)輸、液化罐運(yùn)輸和管道運(yùn)輸（如表4）。在選擇氫氣的運(yùn)輸方式時，需要綜合考慮的固定成本和可變成本。氣體管運(yùn)輸投資成本最低，但由于輸送容量小，可變成本很高；與之相反的則是管道運(yùn)輸，高投資成本增加了固定費(fèi)用，但卻降低了可變成本。選擇運(yùn)輸途徑時需要考慮很多因素，其中加氫站氫氣需求量和運(yùn)輸配送距離是兩個最重要的因素。目前在管道運(yùn)輸方式上已經(jīng)有相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，美國現(xiàn)有的氫氣管道系統(tǒng)已達(dá)2400公里，歐洲已經(jīng)接近1600公里。加氫站與氫燃料運(yùn)輸配送技術(shù)之間的聯(lián)系是顯而易見的，對于小加氫站，可以采用氫氣氣體罐運(yùn)輸或者現(xiàn)場制氫，而對于日用氫量大于500kg且沒有現(xiàn)場制氫的加氫站，液化運(yùn)輸和管道運(yùn)輸是最好選擇。因此，加氫站的設(shè)置決定了氫燃料運(yùn)輸路徑的選擇。

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　　氫能高效轉(zhuǎn)化為電能。能否保障電網(wǎng)的供應(yīng)可靠性是集成可再生能源的關(guān)鍵所在，這很大程度上取決于能源的儲存方式。用光伏、風(fēng)能和潮汐能等可再生能源來發(fā)電，可以解決困擾整個世界的能源問題和環(huán)境問題等。但是，可再生能源具有間歇性和分散性的特點(diǎn)，這對需要以最大限度保證電力供應(yīng)可靠性的電網(wǎng)系統(tǒng)提出了全新的挑戰(zhàn)。對于長期的大規(guī)模的儲能系統(tǒng)，儲存能源的能力是有限的，而且電解槽和燃料電池等技術(shù)組件非常昂貴，我們需要在低成本的前提下保證能源儲存系統(tǒng)的儲能效率。

　　地下儲氣庫。將生產(chǎn)的電能轉(zhuǎn)化為氫氣，再把液態(tài)氫注入地下空間而形成一個地下氫氣儲氣庫無疑是一個很好的選擇。地下儲氣庫具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）儲存量大，機(jī)動性強(qiáng)，調(diào)峰范圍廣；（2）經(jīng)濟(jì)合理，雖然造價高，但是經(jīng)久耐用，使用年限長達(dá)30到50年或更長；（3）安全系數(shù)大，安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面設(shè)施。表5顯示，針對不同的地下儲氣庫，在綜合考慮安全性、技術(shù)可行性、投資成本和運(yùn)營成本等指標(biāo)時，地下巖溶儲氣庫是氫氣儲集的最好選擇。以氫氣為基礎(chǔ)的可再生能源整合系統(tǒng)，要基于多個變換步驟，導(dǎo)致在整個轉(zhuǎn)化鏈中能量有效利用率較低，只有20%-30%，并且轉(zhuǎn)化步驟越多，整體的效率越低，技術(shù)上還有很大的提高空間。