氢经济——面向未来的能源概念
要实现气候目标，绿氢不可或缺。绿氢来自可再生能源，并且生产过程不会排放二氧化碳。作为可再生能源载体，氢能有助于能源、供暖、经济和交通运输系统摆脱对化石燃料的依赖。
氢经济的关键材料
无论是中国还是欧洲氢经济的发展都取决于材料的有效利用，特别是对于所谓PEM（质子交换膜）技术所用的贵金属而言尤其如此，而其中的稀有贵金属铱必不可少。为了成功提升氢产量，必须考虑到生产铱或铂等物质的原材料需求。贺利氏贵金属全球业务单元可以提供电化学催化剂和包括贵金属回收在内的相关服务。这样一方面可以减少绿氢生产所需的贵金属用量，另一方面可以通过回收确保生产过程的可持续性。因此，贺利氏贵金属提供的产品组合可以利用PEM水电解制氢技术来扩大绿氢产能，同时通过减少贵金属用量来降低绿氢的生产成本、提升其竞争优势。
贺利氏以多种方式助力氢经济发展
(1) 电解
第一步是实现高效的绿氢生产。关键词是“电解”：借助可再生电力，并通过催化剂将水电解制取氢气，也就是将电能转化为化学能。
为此，需要先进的PEM水电解制氢技术。由于其出色的动态响应能力，PEM水电解制氢是氢储能技术的理想选择，可用于平抑可再生电力的波动性。
在电解过程中，水分子被PEM电解槽中的电流分解为氢气和氧气。其中的电极反应是在铱和铂这两种贵金属的催化作用下发生的。通过这种方法，就可以制取氧气和氢气。
挑战在于，PEM电解槽需要使用极其稀有的金属铱，它具有分解水分子的必要特性。然而，按照目前PEM电解槽中的铱用量，全球铱产量无法满足需求。贺利氏贵金属的研究重点正是如何降低铱的用量。全球铱开采量每年仅8吨。除了用于氢生产以外，这种贵金属还被用于其他工业应用。然而，铱的年产量无法大幅提升，因为它是在铂的开采过程中生产的，产量非常低。增加铱的开采量在经济上是不可行的。
成熟的制氢解决方案是用纯铱生产氢，平均每吉瓦产能需要消耗半吨铱。问题显而易见：尽管各国政府制定了雄心勃勃的目标，但瓶颈很快就会出现。
因此，必须降低PEM水电解制氢的铱用量，氢经济才有未来。
除了铱用量较高的成熟解决方案，贺利氏还开发了低铱负载催化剂，可以在铱含量减少90%的情况下将氢产能提升两倍。这同时也意味着可以显著降低制氢成本，从而使绿氢生产具有经济可行性——这是一个重要的里程碑。
(2) 储运
生产问题解决后，氢的安全运输也是一大难题。由于绿氢生产需要就地利用可再生电力，因此受到地理位置的限制。未来，这种就地制氢模式将催生一些“区域氢能重镇”。
这意味着运输问题非常紧迫。作为一种高挥发性气体，氢气逸散速度非常快，同时还具有反应活性和易爆性，只有在零下253度才能液化。鉴于此，氢的安全储运面临着诸多挑战。任何储存过程都需要消耗能源。多年来，业界一直孜孜不倦地研究各种储运方案。除了改造天然气管道和货运拖挂车以储运气态氢或液态氢等概念外，所谓的储氢分子也展现出很大的应用潜力。
该技术利用储氢介质与氢气反应生成稳定的新化合物。如果新化合物更容易液化或本身就是液体，这个方法就行之有效，比如使用液态有机氢载体（LOHC）或液氨来运输氢。事实证明，液氨储氢在诸多方面都非常可取：氨可以在零下33度液化，节省能源；液氨的体积储氢密度比液氢高；氢的释放很简单，能量损耗非常低。
因此，只要将氢“封装”在液氨中，就可以克服氢的运输难题。无论是氢转氨还是氨转氢，前提条件都是要有合适的技术。贺利氏提出了含钌即用型催化剂概念，旨在有效利用贵金属，实现氢转氨和氨转氢过程。
(3) 替代燃料
氢的用途非常广泛，例如：氢也是生产替代燃料的重要原料之一。
传统燃料来自石油。合成燃料是一种可持续的替代燃料，它可以由二氧化碳和氢气通过费托合成法生产。为了让这项工艺变得可持续，可以使用富含二氧化碳的工业废气或空气中的二氧化碳。再结合绿氢，就可以得到能替代汽油、柴油和煤油的可持续燃料。
同时，贵金属催化剂（通常为钌基、铂基或钯基催化剂）可以再次用于替代燃料的合成。此外，贵金属催化剂目前在废气净化工艺中也发挥着重要作用。贺利氏贵金属的发展重点是贵金属的有效利用。这样可以降低催化剂成本，从而确保替代燃料的生产富有竞争力。
(4) 燃料电池
除了工商领域以外，交通运输行业也在关注氢这种不产生二氧化碳的能源载体。未来，氢燃料电池将成为推动电动汽车发展的重要因素。虽然对续航和载重要求较低的小型车辆仍然可以使用纯电池驱动，但对于能量补充时间短、行驶里程更长的大型运输工具来说，氢燃料电池是最终选择。
能够将氢和大气中的氧气转化为水，并在此过程中释放出能量的PEM燃料电池，正日益成为燃料电池汽车领域的领先技术。在燃料电池汽车中，燃料电池持续为电机提供电能。通过这种方式，卡车、公交车或火车等大型交通运输工具，可以像传统燃油车一样快速加氢，并可以行驶很长的距离。
PEM燃料电池的核心是双面均涂覆了铂基催化剂的膜。正是膜上的铂对氢原子中的电子和质子进行必要的分离，从而形成电流。贺利氏为PEM燃料电池电极开发了一整套贵金属催化剂产品组合，适用于各种工况。由于铂得到有效利用，这些催化剂不仅让燃料电池堆具有更高的性价比，而且更加耐用。
(5) 回收
为了确保氢经济的有效运转，自然界中储量有限的贵金属往往必不可少。因此，废旧贵金属材料的回收显得尤为重要。这些资源的可持续供应至关重要（特别是水电解制氢工艺中使用的铱），并且对之后是否能够保持成本优势也有非常明显的影响。
作为全球最大的贵金属服务提供商之一，贺利氏拥有必要的专业知识来采购所需的贵金属，开发和制造专门的贵金属催化剂，并最终有效地回收废催化剂。
即便在采购阶段，贺利氏专家凭借在交易模型方面的丰富经验也能成功锁定合理的价格。贺利氏的催化剂专家在每一代新产品中都会逐步减少生产中铱和铂的用量。除此之外，贺利氏还拥有丰富的回收技术和经验，可以确保贵金属的高回收率和高纯度。
然而，为了实现氢经济，还需要进一步减少催化剂中的贵金属含量。因此，展望未来的能源市场，我们必须密切关注氢的生产和使用对原材料的高要求，这一点非常重要。
