煤炭制氫產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及我國(guó)新能源發(fā)展路徑選擇研究

陳子瞻，趙 汀，劉 超，周鳳英

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100037；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 1000371；3.國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037)

煤炭制氫產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及我國(guó)新能源發(fā)展路徑選擇研究

陳子瞻1，2，3，趙 汀1，2，3，劉 超1，2，3，周鳳英1，2，3

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100037；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 1000371；3.國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037)

本文首先對(duì)幾種主要的氫氣制備技術(shù)的成本進(jìn)行了核算。基于中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中煤炭占絕對(duì)多數(shù)的特點(diǎn)，以及不同原料制備氫氣的成本差異，指出中國(guó)應(yīng)優(yōu)先選擇煤炭作為氫氣的制備的來源。另一方面，液氫的能量密度遠(yuǎn)大于動(dòng)力鋰電池電動(dòng)汽車。氫燃料電池反應(yīng)后產(chǎn)生的排放物只有水，是一種非常純凈的能源，亦不存在鋰電池生命周期結(jié)束后的污染處理問題。建立氫社會(huì)是促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型的良好機(jī)遇。

煤炭制氫；超臨界水制氫；燃料電池；氫社會(huì)

中國(guó)的化石能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以簡(jiǎn)單歸納為：缺油，少氣，多煤。中國(guó)化石能源儲(chǔ)量中，煤炭占比高達(dá)97%，而油氣資源不足3%。在日益嚴(yán)峻的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和油氣等優(yōu)質(zhì)資源需要大量進(jìn)口而引起的能源供應(yīng)安全隱患的雙重作用下，國(guó)家發(fā)展改革委自2008年開始就大力推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，甚至以高額的現(xiàn)金補(bǔ)貼為手段，以期推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1-3]。中國(guó)汽車市場(chǎng)自2014年開始，迎來了新能源汽車的高速發(fā)展期，預(yù)計(jì)2025年將實(shí)現(xiàn)在交通領(lǐng)域?qū)κ唾Y源5%～10%的替代率[4]，以此降低中國(guó)石油資源的對(duì)外依存度。

燃料電池(Fuel Cell)是一種環(huán)保的電池技術(shù)，原理就是將燃料與氧化劑中的化學(xué)能在催化劑的作用下，生成電能的反應(yīng)過程。燃料電池雖然名為“電池”，實(shí)際上它是一種發(fā)電裝置，而并非電能儲(chǔ)存裝置。燃料電池能效較高，當(dāng)前發(fā)電效率可達(dá)到60%，綜合能源效率可達(dá)80%。若按照燃料的原料種類區(qū)分，燃料電池可分為：①氫燃料電池；②甲烷燃料電池；③甲醇燃料電池；④乙醇燃料電池。當(dāng)前氫燃料電池和直接甲醇、直接甲烷燃料電池最受追捧，其中氫燃料電池被認(rèn)為是未來的發(fā)展方向。與中國(guó)全力發(fā)展動(dòng)力電池新能源汽車不同[5]，日、美等國(guó)的相關(guān)企業(yè)近年來在氫燃料電池領(lǐng)域大力投入，已經(jīng)布局了大量專利[6-7]。幾種常見能源的燃燒值見表1。

氫元素在宇宙中含量最多，氫氣因其能量密度大，清潔，反應(yīng)的最終產(chǎn)物只有水，而被視為人類的終極能源[8]。

1 氫氣制備技術(shù)簡(jiǎn)介

當(dāng)前較常見的氫氣制備技術(shù)主要有：①烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法制氫；②煤制氫；③超臨界水(SCW)褐煤制氫、④直接電解水制氫。其他氫氣制備方法，如微生物制氫法的制氫效率低；生物質(zhì)熱化學(xué)制氫法氣化率低且容易產(chǎn)生焦油，太陽能直接熱解水制氫需要的反應(yīng)溫度極高，因此這些技術(shù)較少應(yīng)用于大規(guī)模的氫氣制備。幾種制氫工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表2。

表1 幾種常見能源的燃燒值

1.1 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫

該工藝為石油化工工業(yè)上常用的技術(shù)，目前技術(shù)比較成熟。烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的原料主要是液化石油氣、天然氣和石腦油。由于前兩者成本遠(yuǎn)低于石腦油，因此在石油化工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

該工藝是將煉油廠產(chǎn)生的烴類氣體和水蒸氣一起導(dǎo)入置有催化劑的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，通過轉(zhuǎn)化和反應(yīng)變化生成含氫和CO的混合氣體。再經(jīng)過變換反應(yīng)、提純之后得到高純度的氫氣，尾氣主要是二氧化碳。該工藝主要優(yōu)點(diǎn)是原料清潔，技術(shù)成熟，設(shè)備投資不高。但缺點(diǎn)是煉油工藝過程的烴類氣體產(chǎn)量不高，且供應(yīng)不穩(wěn)定，而若使用天然氣則成本較高，導(dǎo)致制氫成本高昂。

1.2 煤制氫的技術(shù)路線

煤制氫的核心技術(shù)為先經(jīng)過不同的氣化技術(shù)將煤轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)產(chǎn)物，再經(jīng)過低溫甲醇洗等分離過程，進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成高純度的氫氣。煤制氫工藝流程見圖1。與傳統(tǒng)的石油化工所用的烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫相比，國(guó)內(nèi)采用煤制氫工藝，原料成本低，裝置規(guī)模大。缺點(diǎn)是與傳統(tǒng)烴類制氫相比設(shè)備投資大，且技術(shù)成熟度稍有欠缺。

表2 幾種制氫工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

圖1 煤制氫工藝流程示意

煤氣化制氫是煤粉、煤漿或煤焦與氣化劑在高溫下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，在高溫氣化爐中生成以CO、H2為主的合成氣，再經(jīng)過變換、低溫甲醇洗工藝、氫氣提純等工序，得到高純度的產(chǎn)品氫氣的工藝過程。

煤氣化制氫氧化反應(yīng)見式(1)，煤氣化制氫還原反應(yīng)見式(2)。

(1)

2CO+H2O=CO2+H2↑

(2)

與煤化工的煤氣化工藝類似，氣流床氣化代表著煤氣化的潮流，適合比較大規(guī)模的裝置，以殼牌爐為例，其主要適用于褐煤、煙煤、無煙煤、石油焦和灰熔點(diǎn)高的煤[9]。

1.3 直接電解水制氫

將電極放入水中，通電后若電壓大于水的電解電壓(通常為36 V)，則會(huì)在陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氧氣。由于電解水不涉及其他反應(yīng)，因此制備的氫氣和氧氣純度最高，可以直接加壓液化使用。

堿性條件下，電解水制氫陰極反應(yīng)見式(3)[10]，電解水制氫陰極反應(yīng)見式(4)[10]。

4H2O+4e-=2H2↑+4OH-

(3)

(4)

直接電解水制氫的優(yōu)點(diǎn)在于可以在消費(fèi)地生產(chǎn)氫氣，節(jié)省了氫氣的運(yùn)輸成本，拓展了氫氣的運(yùn)輸半徑。電解水制氫的能量來源可以是太陽能光伏產(chǎn)生的電力，也可以由風(fēng)能、潮汐能產(chǎn)生。未來分布式能源非常適合于氫社會(huì)，氫氣可以從任何地方任何時(shí)候制備、存儲(chǔ)和消費(fèi)，甚至可以在每一幢大樓，每一棟民宅安裝新能源發(fā)電設(shè)備，如光伏電池、風(fēng)能發(fā)電機(jī)，在用電低谷時(shí)將水電解為氫氣并儲(chǔ)存起來，在用電高峰期將氫氣導(dǎo)入家庭燃料電池以供使用。

由于電解純水制氫需要消耗大量電能，需要較大電流以快速產(chǎn)生大量氫氣，因此成本較高，制備速度也不夠快。電解水制氫成本主要是電，平均5 kW電制取1 m3氫氣，成本約為3.8元/m3[11]。若在水中加入堿性電解質(zhì)，可提升電解水的速度和效率，降低工作電流和電壓，但會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品，如在水中加入NaCl，會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)品——氯氣和NaOH，對(duì)電極有腐蝕作用，還需要處理生成的氯氣。

Kogan通過研究，提出利用太陽熱能將含水的密閉容器加熱至1 920 K的溫度以上，水直接分解所得到的氫達(dá)到最大值[12]。Licht等提出并進(jìn)行了光-熱-電化學(xué)制氫的研究和實(shí)驗(yàn)。熱力學(xué)利用光熱電化學(xué)法復(fù)合/耦合制氫，可同時(shí)使用光伏效應(yīng)和光電效應(yīng)，用太陽光一部分長(zhǎng)波的光直接加熱水，降低電解分解水所需的電壓，從而提升制氫效率[13]。周俊琛等發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠有效提高光催化效率，在高效利用太陽光、提高電子-空穴分離效率和降低過電位等方面均有顯著作用[14]。

1.4 生物質(zhì)超臨界水氣化(SCW)制氫技術(shù)路線

生物質(zhì)超臨界水(SCW，Supercritical Water)氣化制氫的工藝過程與煤氣化工藝過程得到H2、CO和CO2等混合氣，需要通過凈化、變換和分離工藝才能得到氫氣的工藝路徑不同，其反應(yīng)過程集煤部分氧化、煤氣化、水煤氣變換反應(yīng)于一體，生成潔凈的富氫氣體，可直接得到高壓氫氣(>22 MPa)便于下游用戶儲(chǔ)氫使用；熱水可用于換熱從而降低煤耗或通過蒸汽葉輪機(jī)(蒸汽透平)產(chǎn)生電力。

所謂超臨界水，是溫度和壓力均超過其臨界點(diǎn)值(臨界溫度374.15 ℃、臨界壓力22.05 MPa)的水[15]。此時(shí)，水的熱力學(xué)參數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和傳質(zhì)性能與常態(tài)的水具有非常明顯的區(qū)別。此時(shí)，鹽類等在超臨界水中溶解度很低，但是可實(shí)現(xiàn)與烴類物質(zhì)、非極性氣體(N2、O2等)的完全互溶[16]。

但由于該技術(shù)仍屬于發(fā)展中的技術(shù)，雖然試驗(yàn)結(jié)果表明生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的氣化效率和能量轉(zhuǎn)化率都比褐煤一步制氫高不少，但是傳統(tǒng)的煤一步制氫產(chǎn)生的混合氣中氫氣提及含量比較高，而且在當(dāng)前的條件下，生物質(zhì)超臨界水氣化制氫與傳統(tǒng)的褐煤一步制氫相比，成本上不占任何優(yōu)勢(shì)[17]。因此，本文暫不對(duì)該工藝進(jìn)行成本核算。

1.5 三種常見制氫方式制氫成本比較

本文以一個(gè)年產(chǎn)氫氣150 kt的氫氣制備廠為例，核算三種常見的制氫工藝之間成本對(duì)比，見表3。

采用煤制氫工藝的企業(yè)，年消耗原料用量為1 300 kt，年總成本16.51億元，合單位成本人民幣11 006.67元/t。若采用天然氣制氫工藝，則年消耗天然氣51萬t，總成本為33.15億元，合單位成本為22 100元/t，比煤制氫工藝高出一倍。

若采用電解水制氫工藝，則年消耗電量8 342.60 MW·h，單位產(chǎn)品成本高達(dá)42 269.19元/t，遠(yuǎn)高于天然氣制氫工藝，更是接近煤炭制氫工藝成本的4倍。

表3 三種常見的制氫方式的成本對(duì)比

數(shù)據(jù)來源：文獻(xiàn)[11]。

電解水工藝需要非常大的電流以提高電解的效率。根據(jù)公式P=I2R，長(zhǎng)距離大電流傳輸損耗很大，因此電解水工藝需要將電能在電解池附近整流為直流電，降壓提升電流。中國(guó)作為煤炭大國(guó)，燃煤發(fā)電量占總發(fā)電量的70%以上，當(dāng)前利用燃煤電廠的電能進(jìn)行電解水制氫并不經(jīng)濟(jì)，也不科學(xué)。雖然煤制氫依然是依賴于化石能源——煤炭，但相較于傳統(tǒng)汽車尾氣的分散排放，污染物集中處理的效率更高，對(duì)環(huán)境影響相對(duì)更小[18]。

中國(guó)油氣資源缺乏，煤炭資源豐富，加之煤制氫的成本明顯低于天然氣制氫成本。因此，煤制氫是最符合中國(guó)能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的制氫技術(shù)。

1.6 當(dāng)前煤制氫工藝存在的問題

當(dāng)前主流的煤制氫工藝是冷煤氣制氫，冷煤氣的產(chǎn)氫效率不到60%。即使采用效率較高的聯(lián)合循環(huán)路徑，使氫轉(zhuǎn)化為電的效率達(dá)到60%，則整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率也只有36%左右。這個(gè)效率與目前超超臨界蒸汽輪機(jī)組發(fā)電效率(42%)相比依然存在明顯的劣勢(shì)[19-20]。要實(shí)現(xiàn)氫能利用的大規(guī)模推廣，必須提高冷煤氣效率。

2 煤炭制氫技術(shù)的發(fā)展綜述

2.1 超臨界水制氫技術(shù)綜述

近年來，超臨界水制氫技術(shù)的研究及工業(yè)化實(shí)驗(yàn)是制氫產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。在該領(lǐng)域涌現(xiàn)出了如葡萄糖超臨界水氣化制氫、甲醇超臨界水氣化制氫、烴類超臨界水反應(yīng)制氫、生物質(zhì)超臨界水氣化制氫和煤的超臨界水氣化制氫等多種制氫工藝。其中生物質(zhì)超臨界水氣化制氫和煤超臨界水氣化制氫被認(rèn)為是未來制氫工藝能有所突破的領(lǐng)域。

生物質(zhì)超臨界水氣化(SCWG)制氫的氣化率最高可達(dá)100%，氣體產(chǎn)物中H2含量可超過50%，氣化工程不需要高耗能的干燥，氣化效率高，具有良好的產(chǎn)業(yè)前景。

煤的超臨界水氣化制氫是直接將煤炭運(yùn)用于超臨界水氣化制氫，是近年來發(fā)展起來的新型制氫工藝。煤在超臨界水氣化制氫的反應(yīng)過程中，是一個(gè)微吸熱過程，不需要添加氧化劑。Shiying LIN等[21]通過研究和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)由煤、CaO和水在923 K的溫度和3.0 MPa的壓強(qiáng)下進(jìn)行反應(yīng)，生成的合成器中H2含量為91%，CH4占9%，冷煤氣效率可達(dá)到77%。該反應(yīng)被稱作Hydrogen Production by Reaction Integrated Novel Gasification(Hy-Pr RING)。

而最新的研究實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)是生物質(zhì)與超臨界煤氣化制氫共同反應(yīng)。該反應(yīng)在煤炭超臨界水氣化制氫的基礎(chǔ)上，借助生物質(zhì)的高H∶C比，作為反應(yīng)的氫元素提供源，降低了反應(yīng)條件，提高了產(chǎn)氫率。

2.2 新興制氫技術(shù)的優(yōu)劣比較

迄今為止，超臨界水制氫技術(shù)仍然處于實(shí)驗(yàn)室階段，全球也僅有四套中試設(shè)備，暫無大規(guī)模推廣應(yīng)用實(shí)例[22]。阻礙其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的難點(diǎn)主要集中在加熱系統(tǒng)、壓力控制、防腐、金屬氫脆等方面，這些制約點(diǎn)導(dǎo)致超臨界水制氫的成本居高不下。對(duì)于電解水制氫而言，在電解質(zhì)沒有突破的情況下，電解水制氫的效率不會(huì)有明顯提升，成本亦難以降低到可工業(yè)化大規(guī)模制備氫氣的水平。因此，在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，煤氣化制氫仍將是最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模制氫的技術(shù)路線。提高煤炭制氫過程的轉(zhuǎn)化效率，應(yīng)著重于推廣煤炭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，以煤氣化為中心，通過技術(shù)的有機(jī)集成獲得多種潔凈的二次能源(如電、氫氣、煤制天然氣、煤制油)和多種高附加值的化工副產(chǎn)品[23-24]，提升煤炭化工行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力，亦可降低環(huán)境破程度。

3 氫社會(huì)——中國(guó)能源的可持續(xù)發(fā)展的選擇

3.1 構(gòu)建氫社會(huì)是中國(guó)可持續(xù)能源發(fā)展的選擇

中國(guó)現(xiàn)已成為全球最大的氫生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)氫氣超過1 500萬t[25]。當(dāng)前，全世界氫氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，用作合成氨的原料的占比超過60%，在中國(guó)這個(gè)比例更高。其次是用于煉油過程的加氫裂化和加氫精制。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，用于交通領(lǐng)域和民用領(lǐng)域的氫燃料電池的動(dòng)力來源，將是未來氫產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展熱點(diǎn)。

自“十二五”規(guī)劃開始，建立“智能電網(wǎng)”成為中國(guó)電力技術(shù)改革的一大重點(diǎn)，也是當(dāng)前電力市場(chǎng)的一大熱點(diǎn)。所謂的“智能電網(wǎng)”(Intelligrid或Smart Grid)，指的是一個(gè)完全自動(dòng)化的供電網(wǎng)絡(luò)[26]，與互聯(lián)網(wǎng)類似，每一個(gè)用戶和節(jié)點(diǎn)到發(fā)電廠之間的電流和信息均可雙向流動(dòng)。智能電網(wǎng)的核心組成部分有能源互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)和分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)[27-28]。氫燃料電池以其零污染、高能效和高能量密度，成為智能電網(wǎng)中分布式儲(chǔ)能設(shè)備的首選。燃料電池供電的持續(xù)性和平穩(wěn)性，可作為智能電網(wǎng)中快速響應(yīng)調(diào)峰裝備使用；與氫燃料電池汽車配合，使交通工具亦成為智能電網(wǎng)的一部分。

氫作為一種高能量密度、高效率和清潔的優(yōu)質(zhì)能源載體[29]，在未來能源結(jié)構(gòu)中將可能占有重要的位置。當(dāng)前氫可以通過煤、天然氣等化石能源規(guī)模制備獲得，通過化石能源制氫，可以實(shí)現(xiàn)CO2的集中捕獲和封存，有害氣體亦可實(shí)現(xiàn)集中處理。待相關(guān)技術(shù)成熟以后，還可以通過可再生能源甚至核能等多種能源轉(zhuǎn)化獲取。未來氫的提取成本將顯著降低。大量燃料電池設(shè)備的使用，巨大的需求將推動(dòng)制氫行業(yè)的快速發(fā)展。原本由傳統(tǒng)油氣主導(dǎo)的部分市場(chǎng)，例如交通領(lǐng)域，將逐步讓渡給新興的氫能源[7，30]。與當(dāng)前發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁的動(dòng)力電池式電動(dòng)汽車形成互補(bǔ)關(guān)系[31]。

3.2 氫燃料電池的制約因素及未來發(fā)展方向

為提高氫燃料電池的效率，通常會(huì)選用貴金屬Pt作為催化劑[32-33]。Pt催化劑在反應(yīng)過程中，尤其是用于動(dòng)力提供的燃料電池設(shè)備，如燃料電池汽車(FCV)、家用儲(chǔ)能燃料電池的工作過程中，氣溫、濕度和空氣清潔度等并非恒定，要在各種環(huán)境條件下使用，加之負(fù)荷在短暫的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)激烈反復(fù)波動(dòng)，會(huì)使鉑催化劑顆粒變大，催化劑有效表面積顯著減小，催化劑出現(xiàn)劣化。在FCV起步時(shí)，空氣極的電位會(huì)快速上升到1.5 V，導(dǎo)致碳載體發(fā)生腐蝕，損壞催化劑的空孔結(jié)構(gòu)，并附著在鉑催化劑表面，造成催化劑中毒失效[34-35]。另外，空氣中的雜質(zhì)等也會(huì)使催化劑中毒失效。

非Pt族催化劑性能近年來雖大有改觀，但仍然存在很多問題與不足，如合成困難，催化活性較低，穩(wěn)定性差等，尚無法取代Pt催化劑，其性能亦未達(dá)到可以用于動(dòng)力電池[36]。但近年來Pt族金屬在燃料電池系統(tǒng)上的用量有所降低，目前平均水平為100 g/車，先進(jìn)水平已降至30 g/車[37]。在眾多的催化劑替代中，非貴金屬催化劑和非金屬催化劑完全擺脫了對(duì)貴金屬的依賴[38]，包含或不包含過渡金屬的氮摻雜碳基催化劑所表現(xiàn)出的催化活性使替代Pt族金屬催化劑成為可能。但目前非貴金屬/非金屬催化劑的催化效率、催化劑穩(wěn)定性尚不能達(dá)到Pt族催化劑的性能，但該領(lǐng)域是未來非Pt氧還原催化劑研究發(fā)展的主要方向[39]。未來研究人員將在將提升燃料電池組的功率密度、提高耐久性、采用低成本的催化劑材料這三個(gè)方面進(jìn)行努力，以期使車用燃料電池系統(tǒng)的耐久性和成本達(dá)到商業(yè)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的性能。

4 結(jié) 論

根據(jù)前文分析及不同制氫工藝的成本核算，筆者得出以下結(jié)論。

1)當(dāng)前，煤制氫技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模制取氫氣的工藝，此優(yōu)勢(shì)在煤炭?jī)r(jià)格下跌的時(shí)候更為明顯。

2)電解水制氫應(yīng)使用可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等。

3)煤制氫的產(chǎn)品附加值遠(yuǎn)高于直接銷售煤炭，應(yīng)鼓勵(lì)煤炭企業(yè)重視煤炭制氫技術(shù)及工藝的發(fā)展，促進(jìn)煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型及升級(jí)。

4)生物質(zhì)超臨界水氣化(SCWG)制氫將是煤制氫技術(shù)的突破口，煤炭將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)依舊是制氫的主流。

5)燃料電池儲(chǔ)能是智能電網(wǎng)的重要組成部分，燃料電池的普及將快速帶動(dòng)制氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[1] 許海東. 許海東：2025年中國(guó)電動(dòng)汽車保有量或達(dá)300萬輛. [EB/OL].[2014-10-29] http://news.bjx.com.cn/html/20141029/559075.shtml.

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The prospect of coal to hydrogen industry and the path selection of new energy development of China

CHEN Zizhan1，2，3，ZHAO Ting1，2，3，LIU Chao1，2，3，ZHOU Fengying1，2，3

(1.Research Center for Global Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；2.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment，Beijing 100037，China)

This article analyzed the cost of mainstream hydrogen preparation technology first.Based on China's energy structure in the majority of coal，the characteristics of hydrogen preparation and different materials cost difference，pointed out that China should give preference to the preparation of coal to hydrogen.Besides，the energy density of the hydrogen fuel cell is greater than the lithium battery in electric cars.Hydrogen is an environmentally friendly energy that the reaction products from fuel cell is only water，also there is no pollution problem as lithium battery in life cycle end.The establishment of hydrogen society is a good opportunity to promote the transformation of China’s coal industry.

coal to hydrogen；SCW hydrogen；fuel cell；hydrogen society

2017-03-28 責(zé)任編輯：宋菲

地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目“全國(guó)特種煤資源綜合評(píng)價(jià)與信息系統(tǒng)建設(shè)”資助(編號(hào)：DD20160189)；地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目“能源安全綜合研究與動(dòng)態(tài)跟蹤評(píng)價(jià)”資助(編號(hào)：DD20160084)

陳子瞻(1985-)，男，廣西南寧人，助理研究員，主要從事特種煤和礦產(chǎn)資源信息戰(zhàn)略研究工作，E-mail：chenzizhan@cags.ac.cn。

周鳳英(1964-)，女，漢族，副研究員，主要從事礦產(chǎn)資源信息戰(zhàn)略研究工作，E-mail：fying64@qq.com。

F407.21

A

1004-4051(2017)07-0035-06