半導體氫氣傳感器：保障氫能儲能安全

近年來(lái)，隨著(zhù)氫能在交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的應用規模不斷擴大，我國加氫站建設數量的全球領(lǐng)先地位也引起了人們對氫能安全的關(guān)注。業(yè)內普遍認為，安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎和內在要求，隨著(zhù)氫能應用場(chǎng)景不斷增加，如何防范新的安全風(fēng)險直接關(guān)系到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，我們需要推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和安全技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，提升氫安全技術(shù)手段，實(shí)現氫安全級別的升級，以確保氫能產(chǎn)業(yè)的安全和可持續發(fā)展。

儲能技術(shù)是我國追求“能源自給自足”和實(shí)現“雙碳”目標的重要手段之一。目前，儲能站所應用的主流技術(shù)是鋰電池儲能技術(shù)。自1970年商用鋰電池誕生以來(lái)，無(wú)數從業(yè)者為了提高鋰電池的轉化效率而努力。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定的性能表現。然而，隨著(zhù)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(chǎng)中，尋找新的儲能技術(shù)成為企業(yè)謀求利潤的突破口。氫能儲能技術(shù)成為了備受關(guān)注的儲能“新秀”。

盡管氫能儲能技術(shù)具有悠久的研發(fā)歷史，但長(cháng)期以來(lái)，由于技術(shù)水平和成本等因素的限制，它并未得到廣泛應用。然而，隨著(zhù)可再生能源的快速發(fā)展，氫能儲能技術(shù)重新成為能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)。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(cháng)期規劃（2021-2035年）》，首次系統性提出了氫能在交通領(lǐng)域以外的多個(gè)規?；瘧脠?chǎng)景的發(fā)展規劃，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(shù)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(shí)，儲存的氫氣可以通過(guò)燃料電池等設備轉化為電力。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(wèn)題，提高電力系統的穩定性和可靠性。

盡管氫能儲能技術(shù)還需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展，但它已經(jīng)展現出了巨大的潛力和廣闊的應用前景。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，氫能儲能技術(shù)有望在未來(lái)成為一種重要的能源儲存和利用方式，為推動(dòng)能源轉型和實(shí)現可持續發(fā)展提供強有力的支持。

當前，氫能的能量轉化率大約在60%~70%，與鋰電池的能量轉化率相比稍顯不足。預計到2050年，氫能源將滿(mǎn)足全球最終能源需求的7%。以氫能為核心的化學(xué)儲能系統，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）之間的轉換。在氫與電的轉換過(guò)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(lái)，隨后用于燃氣輪機或燃料電池發(fā)電等能源化場(chǎng)景。

換言之，通過(guò)電氫之間的轉化，波動(dòng)性的綠電可以大規模轉化為氫能，進(jìn)行長(cháng)周期的儲存、運輸和能源化使用。在構建新型電力系統方面，氫儲能在發(fā)電側、電網(wǎng)側和用電側的部署，可以?xún)?yōu)化提升電網(wǎng)系統的容量和靈活性。在發(fā)電側，氫儲能通過(guò)“電-氫-電”的轉換過(guò)程，可以促進(jìn)可再生能源的消納，平抑波動(dòng)；在電網(wǎng)側可以輔助調峰；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(xún)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)系統中，氫能是最理想的長(cháng)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(chǎng)景正在迅速發(fā)展?！蹦壳?，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(lǐng)域已有豐富的商業(yè)實(shí)踐。

盡管氫氣儲能技術(shù)具有廣泛的應用前景，但我們也必須正視其存在的安全風(fēng)險。由于氫氣的高能性和易燃性，以及在儲存和運輸過(guò)程中可能出現的泄漏問(wèn)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(chǎng)景中使用，并且需要使用專(zhuān)業(yè)性的設備以確保安全。

盡管如此，近年來(lái)氫燃料電池汽車(chē)的發(fā)展為氫氣儲能技術(shù)提供了新的應用領(lǐng)域。氫燃料電池汽車(chē)利用氫氣作為燃料，可以實(shí)現零排放的驅動(dòng)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(guò)程中使用氫能源替代傳統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(shù)存在一定的安全風(fēng)險，但其在能源領(lǐng)域的應用前景仍然廣闊。通過(guò)加強安全管理、提高設備專(zhuān)業(yè)性等措施，可以降低安全風(fēng)險并進(jìn)一步推動(dòng)氫氣儲能技術(shù)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 內含全新開(kāi)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。