美國是全球最早將氫能及燃料電池作為能源戰(zhàn)略的國家。早在1970年,美國便提出了“氫經(jīng)濟“。
美國是全球氫能應用較為成熟、且擁有世界上最多氫燃料電池叉車的國家,美國曾經(jīng)是氫能產(chǎn)業(yè)最大的推動者。
美國是全球較早提出氫能研究和應用的國家,美國政府自1990年至今頒布了多項推動氫能發(fā)展的政策和行動計劃。
2014年美國發(fā)布《全面能源戰(zhàn)略》,將“發(fā)展低碳技術、為清潔能源奠基”作為放眼長遠的戰(zhàn)略支點,并明確提出,氫能作為替代性能源將在交通業(yè)轉型中起到引領作用。
當前,美國已經(jīng)形成了“制氫—運氫—儲氫—用氫”的全技術鏈能力。
近年來,美國在氫能源基礎設施建設、政策扶持和科研投入方面均走在世界前列。
當前,美國的氫氣主要來源于天然氣重整和水電解,其中天然氣重整占據(jù)主導地位。然而,水電解技術正在快速發(fā)展,預計未來將逐漸成為主流制備方式。
目前,美國的氫能源行業(yè)已進入快速成長期。據(jù)統(tǒng)計,截至2022年底,美國共有270個正在運營的氫氣生產(chǎn)設施,另有130個在建或規(guī)劃中。這些設施主要分布在加利福尼亞、紐約、賓夕法尼亞等州。
此外,美國有超過25家專注于氫能源研發(fā)與制造的上市公司,其中包括多家全球領先的氫能源技術企業(yè)。
在儲存和運輸方面,美國已在多個城市建立了氫氣儲存和配送網(wǎng)絡,以確保氫能源的穩(wěn)定供應。
目前,美國已有數(shù)萬輛氫燃料電池汽車上路,另有數(shù)百座加氫站為這些車輛提供補給。此外,氫能源在發(fā)電、冶金、化工等領域也有廣泛應用。
據(jù)預測,到2030年,美國氫能源市場規(guī)模將達到500億美元,到2050年將達到2.5萬億美元。
2023年,美國發(fā)布其首個國家氫能發(fā)展戰(zhàn)略——《美國國家清潔氫戰(zhàn)略和路線圖》,希望由此建立清潔能源經(jīng)濟、加速本土制造業(yè)繁榮、創(chuàng)造更多就業(yè)。
《美國國家清潔氫戰(zhàn)略和路線圖》確定了3項關鍵戰(zhàn)略并提出清潔氫生產(chǎn)目標:到2030年,每年生產(chǎn)1000萬噸清潔氫;到2040年,每年生產(chǎn)2000萬噸;到2050年,每年生產(chǎn)5000萬噸。
第一個關鍵戰(zhàn)略旨在確保清潔氫的戰(zhàn)略性用途,尤其是在工業(yè)部門、重型運輸、長期儲能等替代領域,推升清潔氫效益最大化。
第二個關鍵戰(zhàn)略旨在推動創(chuàng)新和擴大規(guī)模、刺激私營部門投資和發(fā)展清潔氫供應鏈來降低清潔氫成本。
第三個關鍵戰(zhàn)略關注具有大規(guī)模清潔氫生產(chǎn)和終端使用的區(qū)域網(wǎng)絡,實現(xiàn)基礎設施投資效益最大化,推動規(guī)模化應用從而促進清潔氫市場價值提升。
值得關注的是,《美國國家清潔氫戰(zhàn)略和路線圖》還明確了2022至2036年分階段的關鍵性能指標,涵蓋制氫、基礎設施及供應鏈、終端應用和支撐技術等領域,并提出了8個指導原則。
美國還將在全國范圍內建立7個地區(qū)性清潔氫氣中心,這些中心將獲得《兩黨基礎設施法案》提供的70億美元資金,作為啟動資金。
這些被選中的7個地區(qū)性清潔氫氣中心將扮演催化劑的角色,吸引超過400億美元的私人投資,并創(chuàng)造數(shù)以萬計的高薪工作崗位,從而使氫氣中心的公共和私人投資總額達到近500億美元。
這將進一步推動美國清潔氫氣市場的發(fā)展,并為經(jīng)濟增長注入新的活力。
美國初創(chuàng)企業(yè)也在開發(fā)新技術/概念,以生產(chǎn)創(chuàng)新且低成本的電解槽。
EvolOH公司宣布將于2025年在馬薩諸塞州開設一家新工廠,其中包括一條產(chǎn)能為3.75-GW/年的生產(chǎn)線,用于生產(chǎn)陰離子交換膜電解槽。EvolOH表示,其成本和規(guī)模將是同類PEM或堿性電解槽工廠的四分之一。Electric Hydrogen(EH2)將在馬薩諸塞州新建一個產(chǎn)能為1.2-GW/年的超級工廠,開始建造100MW電解槽,這是迄今為止世界上最大的電解槽。
總部位于威斯康星州的Advanced Ionics開發(fā)了一種電解槽,僅需要35kWh/kgH2的電力。總部位于洛杉磯的初創(chuàng)公司H2U Technologies展示了一種新的PEM電解槽堆,它用“廉價且豐富的催化劑材?”取代了標準的銥催化劑。替代催化劑的開發(fā)具有重要意義,因為鉑族金屬材料的來源高度受限,例如因為銥是PEM電解槽的主要催化劑,這可能會導致供應鏈短缺和價格上漲。
在相對于其他地區(qū)的低廉價格、強大的創(chuàng)新技術能力、位于沿海的氫樞紐和港口、世界一流的儲存二氧化碳的地質條件,以及對清潔氫強有力的政策加持下,美國有能力成為清潔氫及其衍生物的主要出口國。
根據(jù)預測,美國可能會在2027年開始以氨的形式出口清潔氫,并可能在2030年成為最大的出口國之一。