美国是全球最早将氢能及燃料电池作为能源战略的国家。早在1970年,美国便提出了“氢经济“。
美国是全球氢能应用较为成熟、且拥有世界上最多氢燃料电池叉车的国家,美国曾经是氢能产业最大的推动者。
美国是全球较早提出氢能研究和应用的国家,美国政府自1990年至今颁布了多项推动氢能发展的政策和行动计划。
2014年美国发布《全面能源战略》,将“发展低碳技术、为清洁能源奠基”作为放眼长远的战略支点,并明确提出,氢能作为替代性能源将在交通业转型中起到引领作用。
当前,美国已经形成了“制氢—运氢—储氢—用氢”的全技术链能力。
近年来,美国在氢能源基础设施建设、政策扶持和科研投入方面均走在世界前列。
当前,美国的氢气主要来源于天然气重整和水电解,其中天然气重整占据主导地位。然而,水电解技术正在快速发展,预计未来将逐渐成为主流制备方式。
目前,美国的氢能源行业已进入快速成长期。据统计,截至2022年底,美国共有270个正在运营的氢气生产设施,另有130个在建或规划中。这些设施主要分布在加利福尼亚、纽约、宾夕法尼亚等州。
此外,美国有超过25家专注于氢能源研发与制造的上市公司,其中包括多家全球领先的氢能源技术企业。
在储存和运输方面,美国已在多个城市建立了氢气储存和配送网络,以确保氢能源的稳定供应。
目前,美国已有数万辆氢燃料电池汽车上路,另有数百座加氢站为这些车辆提供补给。此外,氢能源在发电、冶金、化工等领域也有广泛应用。
据预测,到2030年,美国氢能源市场规模将达到500亿美元,到2050年将达到2.5万亿美元。
2023年,美国发布其首个国家氢能发展战略——《美国国家清洁氢战略和路线图》,希望由此建立清洁能源经济、加速本土制造业繁荣、创造更多就业。
《美国国家清洁氢战略和路线图》确定了3项关键战略并提出清洁氢生产目标:到2030年,每年生产1000万吨清洁氢;到2040年,每年生产2000万吨;到2050年,每年生产5000万吨。
第一个关键战略旨在确保清洁氢的战略性用途,尤其是在工业部门、重型运输、长期储能等替代领域,推升清洁氢效益最大化。
第二个关键战略旨在推动创新和扩大规模、刺激私营部门投资和发展清洁氢供应链来降低清洁氢成本。
第三个关键战略关注具有大规模清洁氢生产和终端使用的区域网络,实现基础设施投资效益最大化,推动规模化应用从而促进清洁氢市场价值提升。
值得关注的是,《美国国家清洁氢战略和路线图》还明确了2022至2036年分阶段的关键性能指标,涵盖制氢、基础设施及供应链、终端应用和支撑技术等领域,并提出了8个指导原则。
美国还将在全国范围内建立7个地区性清洁氢气中心,这些中心将获得《两党基础设施法案》提供的70亿美元资金,作为启动资金。
这些被选中的7个地区性清洁氢气中心将扮演催化剂的角色,吸引超过400亿美元的私人投资,并创造数以万计的高薪工作岗位,从而使氢气中心的公共和私人投资总额达到近500亿美元。
这将进一步推动美国清洁氢气市场的发展,并为经济增长注入新的活力。
美国初创企业也在开发新技术/概念,以生产创新且低成本的电解槽。
EvolOH公司宣布将于2025年在马萨诸塞州开设一家新工厂,其中包括一条产能为3.75-GW/年的生产线,用于生产阴离子交换膜电解槽。EvolOH表示,其成本和规模将是同类PEM或碱性电解槽工厂的四分之一。Electric Hydrogen(EH2)将在马萨诸塞州新建一个产能为1.2-GW/年的超级工厂,开始建造100MW电解槽,这是迄今为止世界上最大的电解槽。
总部位于威斯康星州的Advanced Ionics开发了一种电解槽,仅需要35kWh/kgH2的电力。总部位于洛杉矶的初创公司H2U Technologies展示了一种新的PEM电解槽堆,它用“廉价且丰富的催化剂材?”取代了标准的铱催化剂。替代催化剂的开发具有重要意义,因为铂族金属材料的来源高度受限,例如因为铱是PEM电解槽的主要催化剂,这可能会导致供应链短缺和价格上涨。
在相对于其他地区的低廉价格、强大的创新技术能力、位于沿海的氢枢纽和港口、世界一流的储存二氧化碳的地质条件,以及对清洁氢强有力的政策加持下,美国有能力成为清洁氢及其衍生物的主要出口国。
根据预测,美国可能会在2027年开始以氨的形式出口清洁氢,并可能在2030年成为最大的出口国之一。