半導體氫氣傳感器：保障氫能儲能安全

近年來，隨著氫能在交通、儲能、工業(yè)等領域的應用規(guī)模不斷擴大，我國加氫站建設數(shù)量的全球領先地位也引起了人們對氫能安全的關注。業(yè)內(nèi)普遍認為，安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎和內(nèi)在要求，隨著氫能應用場景不斷增加，如何防范新的安全風險直接關系到整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，我們需要推動氫能產(chǎn)業(yè)關鍵技術和安全技術的協(xié)同發(fā)展，提升氫安全技術手段，實現(xiàn)氫安全級別的升級，以確保氫能產(chǎn)業(yè)的安全和可持續(xù)發(fā)展。

儲能技術是我國追求“能源自給自足”和實現(xiàn)“雙碳”目標的重要手段之一。目前，儲能站所應用的主流技術是鋰電池儲能技術。自1970年商用鋰電池誕生以來，無數(shù)從業(yè)者為了提高鋰電池的轉(zhuǎn)化效率而努力。如今，鋰電池的充電效率已經(jīng)達到90%以上，放電效率則是80%左右，這使得鋰電池在儲能站中具有穩(wěn)定的性能表現(xiàn)。然而，隨著模塊化電池制造業(yè)的日益成熟，鋰電池儲能站的利潤空間逐漸縮小。在競爭日益激烈的儲能市場中，尋找新的儲能技術成為企業(yè)謀求利潤的突破口。氫能儲能技術成為了備受關注的儲能“新秀”。

盡管氫能儲能技術具有悠久的研發(fā)歷史，但長期以來，由于技術水平和成本等因素的限制，它并未得到廣泛應用。然而，隨著可再生能源的快速發(fā)展，氫能儲能技術重新成為能源領域的熱點。2022年3月，中國國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，首次系統(tǒng)性提出了氫能在交通領域以外的多個規(guī)?；瘧脠鼍暗陌l(fā)展規(guī)劃，包括儲能、發(fā)電與工業(yè)。

氫能儲能的原理是利用電解水制氫技術將水分解成氫氣和氧氣，然后將氫氣儲存在高壓氣瓶或其他儲存設備中。當需要電力時，儲存的氫氣可以通過燃料電池等設備轉(zhuǎn)化為電力。這種技術的優(yōu)點在于其高效、安全、環(huán)保等特性，并且可以有效地解決可再生能源發(fā)電的間斷性問題，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

盡管氫能儲能技術還需要進一步的研究和發(fā)展，但它已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大的潛力和廣闊的應用前景。隨著技術的進步和成本的降低，氫能儲能技術有望在未來成為一種重要的能源儲存和利用方式，為推動能源轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。

當前，氫能的能量轉(zhuǎn)化率大約在60%~70%，與鋰電池的能量轉(zhuǎn)化率相比稍顯不足。預計到2050年，氫能源將滿足全球最終能源需求的7%。以氫能為核心的化學儲能系統(tǒng)，涉及氫氣的制備、儲存和運輸，以及以氫為燃料的發(fā)電。其中，氫儲能應用的核心在于氫與其他能量形式（尤其是電）之間的轉(zhuǎn)換。在氫與電的轉(zhuǎn)換過程中，可再生能源發(fā)電后，電力被用于電解水制氫，制備出的氫氣被儲存下來，隨后用于燃氣輪機或燃料電池發(fā)電等能源化場景。

換言之，通過電氫之間的轉(zhuǎn)化，波動性的綠電可以大規(guī)模轉(zhuǎn)化為氫能，進行長周期的儲存、運輸和能源化使用。在構建新型電力系統(tǒng)方面，氫儲能在發(fā)電側、電網(wǎng)側和用電側的部署，可以優(yōu)化提升電網(wǎng)系統(tǒng)的容量和靈活性。在發(fā)電側，氫儲能通過“電-氫-電”的轉(zhuǎn)換過程，可以促進可再生能源的消納，平抑波動；在電網(wǎng)側可以輔助調(diào)峰；在用電側可以靈活參與需求響應，或者作為備用電源和離網(wǎng)電源使用。

波士頓咨詢董事總經(jīng)理、全球合伙人王海旭指出：“在以可再生電力為主導的電網(wǎng)系統(tǒng)中，氫能是最理想的長期儲能方式，也是靈活發(fā)電的清潔能源。氫能的能源化應用場景正在迅速發(fā)展。”目前，燃氣輪機的摻氫和純氫發(fā)電、鍋爐的摻氫摻氨發(fā)電、燃料電池熱電聯(lián)供等領域已有豐富的商業(yè)實踐。

盡管氫氣儲能技術具有廣泛的應用前景，但我們也必須正視其存在的安全風險。由于氫氣的高能性和易燃性，以及在儲存和運輸過程中可能出現(xiàn)的泄漏問題，氫氣泄漏可能導致能源浪費，并存在引發(fā)火災和嚴重爆炸事故的隱患。因此，目前氫氣主要在大型應用場景中使用，并且需要使用專業(yè)性的設備以確保安全。

盡管如此，近年來氫燃料電池汽車的發(fā)展為氫氣儲能技術提供了新的應用領域。氫燃料電池汽車利用氫氣作為燃料，可以實現(xiàn)零排放的驅(qū)動方式，對于減少交通尾氣排放、改善空氣質(zhì)量具有重要意義。此外，在工業(yè)生產(chǎn)過程中使用氫能源替代傳統(tǒng)的高碳能源也有利于降低工業(yè)生產(chǎn)的碳排放。

總體而言，盡管氫氣儲能技術存在一定的安全風險，但其在能源領域的應用前景仍然廣闊。通過加強安全管理、提高設備專業(yè)性等措施，可以降低安全風險并進一步推動氫氣儲能技術的發(fā)展。對于氫氣儲能安全中氫氣泄漏檢測，工采網(wǎng)推薦半導體氫氣傳感器TGS2616-C00：TGS2616-C00是日本FIGARO研發(fā)的半導體原理傳感器，響應快速、功耗低、體積小，TGS2616-C00 內(nèi)含全新開發(fā)的敏感素子，受酒精等干擾氣體的影響極小，而對氫氣具有較高的選擇性。非常適合用于檢測氫氣濃度變化?？梢詸z測10-3000ppm范圍的氫氣濃度。