零成本用氢

  国家提出3060碳中和目标后大量的科研人员不断探索解决CO2排放的解决问题，其中采用氢能代替现有可石化能为当前短时间内能够解决CO2排放的最可靠的方案之一，也成为近期来行业的热点。我们可以从几个角度来进行分析：

    1、 木炭和可燃有机物

作为人类从原始阶段到近100年前，我们采用树木的燃烧来对我们的食物进行加工烹煮，同时在冬季用于取暖。我们的伟大的蒸汽发动机一开始也是采用木炭作为能源，随着科技的发展目前逐渐被石化能源所代替。

2、 煤炭

煤炭作为最早被我们利用的石化能源之一，在蒸汽的第二阶段便采用煤炭代替的木材进行燃料。随着全球工业的不断进步，煤炭也作为了我的工业基础。大量的使用煤炭也给环境造成的大量的影响，出现的严重的雾霾、酸雨等人为的自然灾害，这些人为在我们也不断的出台各种政策和措施至今为止还在不断的整治中。大部分煤炭的使用已被终止或代替使用，然而我们日常所用随处可见的电却大部分还是由煤电产生，所用CO2的排放问题这里是其中的一点。

3、 石油(汽油柴油)

石油是一种具有粘稠性、深褐色的液体，同时石油也被称作为“工业的血液”，石油中含有数百种不同的化学物质，但它们有共同点——主要由碳原子和氢原子结成的碳氢键和碳碳键组成，这些碳氢键又组成不同的碳氢化合物。通常主要被用作燃油和汽油使用，开采后的石油可以通过分馏、催化重整等方式提炼出很多的石油产品用作燃料使用。在燃烧的过程中氢键和空气中的氧气结合形成水，而碳键和空气中的氧气结合形成了CO2和CO等气体，这也是CO2、CO排放的根源之一。

4、 天然气

天然气蕴藏在地表的下边，当一些有机物质沉积很多年之后，跟微生物群体相遇的时候，会产生发酵和合成的作用，从而产生了天然气，天然气的形成需要经历很长的时间，而且在形成的时候，对于环境的要求也是非常高的，也就是说天然气是一种比较缺乏的稀少资源。天然气里面一共有5大成分，分别是85%的甲烷、9%的乙烷、3%的丙烷、2%的氮气、1%的丁烷。使用方式和汽油柴油类似，通过燃烧，过程中氢键和空气中的氧气结合形成水，而碳键和空气中的氧气结合形成了CO2和CO等气体，这也是CO2、CO排放的根源之一。

   以上几点我们采用氢气可以从根源上解决相关的问题，针对以上几点采用以下几点来解决根源问题：木炭和可燃有机物已被替换，那么现在还在存在的煤电、石油(汽油柴油)、天然气等问题，也是我们要解决的问题。目前燃料电池发电已完成商业化运用，并已经可以在车辆上进行大规模使用。其技术的完整性和可实施性已经得到验证。直接就解决了石油(汽油柴油)的问题，那么大规模的采用燃料电池发电也是一个可以尝试的方向。天然气我们接触最多的也就是燃气灶、热水器等常用家用设施，我们的科研人员已经开始尝试在天然气中混氢，同样也在可以燃烧，燃烧值也更高，同时也能减少CO2的排放。而且在后期随着实验的进展我们会从5%到80%甚至到100%完全替代天然气。

  氢气作为解决问题的根源，氢气的来源也很多比如水煤气法制氢、由石油热裂的合成气和天然气制氢、焦炉煤气冷冻制氢、电解食盐水的副产氢、酿造工业副产、铁与水蒸气反应制氢等方式可以获得氢气，但这些氢气来源由于其生产过程、原料等因素无法达到真正的零排放(CO2),所以并不能从根源上解决碳中和的目标。

   除上述几种方式还有一种PEM电解水(质子交换膜电解水)的方式可以获得氢气，也是当前和未来获得氢气的最佳路径之一。其原理是在阴阳极两侧分别通正负极，通过催化剂的作用将水分解为氢气氧气，所产生的氢气中除了含有少量的水蒸气外，不含其他杂质。通过简单的除水后便可以达到99.9%以上的纯氢。在整个生产氢气的过程中只消耗水和电，澎篮氢能从核心的催化剂下手优化，减少耗电量到3.5Kwh/m3,稳定性进一步的进行了突破，可以达到1000小时衰减20mV将制氢成本进一步的下降。

   制氢的成本主要来源于耗水量和耗电量两个方向，工业用水为4.5元/吨，PEM电解水产氢1标方耗水量约为800g,则计算得知1吨水可产生1250标方氢气，合计113kg氢气。也就是4.5元可产生113kg氢气，合计成本为0.04元/kg。

  计算完耗水量后，耗电量才是氢气成本的主要因素碱性耗电量为4.5-5.5kWh/m3,市场上的大部PEM电解水耗电量为3.8-4.5kWh/m3, 澎篮氢能的电解水系统耗电量为3.5Kwh/m3，以下为每个阶段不同的电价(信息来源于网络)。

   国内发展太阳能、风电等新能源多年，有很多地方由于新能源由于波动性、随机性对电网造成巨大的负担，导致无法与电网合并就成为了弃电，如果我们将这些弃电应用起来，电价则为0元，那么PEM电解水所产生的氢气价格就是消耗水的价格为0.04元/kg，这个价格约等于零元。