未来氢能经济所需的铂金资源是否充足?

未来氢能经济所需的铂金资源是否充足?

原标题:未来氢能经济所需的铂金资源是否充足?

  铂金全球氢能经济的发展作出了卓越贡献:铂金在质子交换膜燃料电池(PEMFC)应用中,不仅可以对氢气进行催化反应来发电,而且还可以在该逆反应中利用电能对水进行催化分解来制氢。几十年来,我们开采的铂金被广泛应用于各种化学催化剂、净化柴油汽油车辆尾气的催化转化器,以及铂金首饰等等。铂金在地表下的储量中超过80%主要集中在南非,另外在津巴布韦、俄罗斯和加拿大也有一些铂金资源。铂金已在全球数亿辆汽油和柴油汽车中的应用足以证明其矿产供应体系的优势和稳健。

  不过,铂金在制氢技术和燃料电池催化剂中的应用还没有广为人知,尤其是在未来氢能和燃料电池技术可能将会普及的情况下,人们对它的可用性和可承受性提出了质疑。此文的目的是为了讨论即使该行业出现了一个高增长的情况下,铂金的供应也不会成为氢能和燃料电池技术商业化发展的限制因素。我们将基于第三方研究咨询机构“E4tech”的铂金需求预测,对2020年至2030年的铂金需求量进行分析,并将其与潜在供应量进行比较。

  氢能需求的推动因素有哪些? 长期以来,氢气一直被用作各种化学品和工业产品生产工艺的原料气,但限制其广泛应用的因素之一是它通常源自于化石燃料。随着廉价而且广泛可获得的可再生能源的充分利用,再经过电解水工艺就可以生产出成本颇具竞争力的“绿氢”,因此这种情况正在改变。

  1.1 交换膜电解水装置

  使用铂金催化剂的质子交换膜电解水装置,是利用可再生能源制“绿氢”的首选方法。这是推动铂金需求的第一个领域。“绿氢”的可用性从根本上扩大了它的潜在用途。例如:

  氢气可以用作烹饪和取暖的能源。

  只需对现有基础设施进行最小程度的改变,就可以将该领域的一部分的天然气需求转换为氢气,并提供了一个减少碳排放的解决方案。

  氢气为高炉的炼焦煤提供了一种环境友好型的替代品,目前在世界各地已有了数个小规模的商业示范项目。

  氢气还提供了一种能量储存以供未来使用的方法,它可能是储存太阳能等可再生能源产生的冗余能量的理想解决方案。

  目前已有数个国家在他们的国家电网系统中开始实施储氢项目。

  1.2 燃料电池

  氢气也可以作为一种能源用于燃料电池系统来发电。燃料电池系统的反应过程与制氢的正好相反,是从氢气中释放电能。这是氢能经济中铂金需求的第二个领域,因为大多数质子交换膜燃料电池中都含有铂金催化剂。

  

  燃料电池有哪些用途呢?

  燃料电池最广为人知的应用是在交通领域。

  值得关注的是,燃料电池技术在叉车领域已经取得了相当大的成功,据估计,目前全世界已有超过3万辆氢燃料电池叉车在运行。

  燃料电池技术已经在船舶和铁路机车上有了小规模应用。

  航空器和非道路车辆方面也在进行试验,例如已公布的世界上第一辆氢燃料电池重型矿用卡车项目,该卡车由英美铂业与合作伙伴共同开发,并将于2021年在其Mogalakwena矿场进行试验。

  不过,鉴于道路车辆的年产量约有1亿辆,燃料电池的最大应用潜力还是在于为该领域的车辆提供动力。

  至今,市场上的氢燃料电池电动汽车FCEV(包括乘用车、公交车和卡车)的保有量已经达到了数万辆。

  1.3 制氢和燃料电池技术的潜在需求有多大?相对应的铂金需求有多大?

  到底未来氢能经济会发展到多大规模仍具有许多不确定性,所以分析师们对该行业的潜在需求也有了许多不同的看法。

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