美國是全球最早將氫能及燃料電池作為能源戰略的國家。早在1970年,美國便提出了“氫經濟“。
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,美國曾經是氫能產業最大的推動者。
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展的政策和行動計劃。
2014年美國發布《全面能源戰略》,將“發展低碳技術、為清潔能源奠基”作為放眼長遠的戰略支點,并明確提出,氫能作為替代性能源將在交通業轉型中起到引領作用。
當前,美國已經形成了“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主導地位。然而,水電解技術正在快速發展,預計未來將逐漸成為主流制備方式。
目前,美國的氫能源行業已進入快速成長期。據統計,截至2022年底,美國共有270個正在運營的氫氣生產設施,另有130個在建或規劃中。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。
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絡,以確保氫能源的穩定供應。
目前,美國已有數萬輛氫燃料電池汽車上路,另有數百座加氫站為這些車輛提供補給。此外,氫能源在發電、冶金、化工等領域也有廣泛應用。
據預測,到2030年,美國氫能源市場規模將達到500億美元,到2050年將達到2.5萬億美元。
2023年,美國發布其首個國家氫能發展戰略——《美國國家清潔氫戰略和路線圖》,希望由此建立清潔能源經濟、加速本土制造業繁榮、創造更多就業。
《美國國家清潔氫戰略和路線圖》確定了3項關鍵戰略并提出清潔氫生產目標:到2030年,每年生產1000萬噸清潔氫;到2040年,每年生產2000萬噸;到2050年,每年生產5000萬噸。
第一個關鍵戰略旨在確保清潔氫的戰略性用途,尤其是在工業部門、重型運輸、長期儲能等替代領域,推升清潔氫效益最大化。
第二個關鍵戰略旨在推動創新和擴大規模、刺激私營部門投資和發展清潔氫供應鏈來降低清潔氫成本。
第三個關鍵戰略關注具有大規模清潔氫生產和終端使用的區域網絡,實現基礎設施投資效益最大化,推動規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,并創造數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展,并為經濟增長注入新的活力。
美國初創企業也在開發新技術/概念,以生產創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,其中包括一條產能為3.75-GW/年的生產線,用于生產陰離子交換膜電解槽。EvolOH表示,其成本和規模將是同類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開發了一種電解槽,僅需要35kWh/kgH2的電力。總部位于洛杉磯的初創公司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。
在相對于其他地區的低廉價格、強大的創新技術能力、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。