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用甲醇作氫氣載體拉開氫能產(chǎn)業(yè)化序幕

   2019-09-27 中國科技報

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核心提示:劉科 澳大利亞國家工程院外籍院士當(dāng)前,氫能正趕上前所未有的發(fā)展勢頭,逐漸成為清潔、安全的未來能源的重要組成部分。早在20多

劉科 澳大利亞國家工程院外籍院士

當(dāng)前,氫能正趕上前所未有的發(fā)展勢頭,逐漸成為清潔、安全的未來能源的重要組成部分。

早在20多年前,我在美國聯(lián)合技術(shù)公司(UTCFuelCell)工作時,就帶領(lǐng)UTC、尼桑和殼牌石油三大跨國公司的工程師團(tuán)隊,耗資近一億美元研發(fā)經(jīng)費,做出了全球第一輛“車載汽油制氫的燃料電池汽車”。

盡管氫能目前很熱,但氫氣并不適合做能源載體。

一是因為氫氣是世界上體積能量密度最小的物質(zhì),只有靠壓縮才能提高能量密度。加氫站把氫氣壓縮到350公斤或700公斤的高壓儲罐里;這么高壓力的車載儲氫罐,因鋼材太重,只好用碳纖維,而碳纖維價格很高;并且在壓縮氫氣的過程中,本身就會損耗很多能量。

二是因為氫氣是最小的分子,是最容易泄漏的氣體。多年來,大多數(shù)煉油廠事故都是源于氫氣泄漏。

三是因為氫氣是爆炸范圍最廣、擴(kuò)散最快的氣體。在露天情況下,氫氣泄漏問題不大,一旦泄漏就會沖上天。但在封閉空間,它會迅速擴(kuò)散、爆炸;目前國內(nèi)規(guī)定大型高壓儲氫罐車不允許過隧道,就是擔(dān)心在隧道內(nèi)泄漏爆炸。因此,對于北上廣深這種大量汽車停在地下停車庫封閉空間的城市來說,罐裝氫氣不適合成為廣泛使用的能源。

四是建加氫站也有困難。因為氫氣的易燃易爆特性,加氫站在設(shè)計的時候要有一個安全距離,它要求在一定的范圍內(nèi)不能有居民樓。以深圳為例,在市里建一個日供300輛左右燃料電池汽車的加氫站約需6~8畝地,而深圳1畝地約1億元,一個加氫站,僅地價就6億至8億元,根本就不劃算。如果把加氫站建在郊區(qū),也沒有多少人來回跑那么遠(yuǎn)去加氫。

不過,隨著“頁巖氣革命”的到來,這一切都發(fā)生了改變。

頁巖氣革命前,美國的天然氣最高曾達(dá)17美元每百萬英熱單位,“頁巖氣革命”的到來使其迅速下跌至1.5美元每百萬英熱單位,現(xiàn)在平衡到2.5~3美元左右。而且,由頁巖氣革命探明的全世界天然氣儲量,200年也用不完。

天然氣是制備甲醇最好的原料,比煤制甲醇更便宜。全世界有200年用不完的天然氣,也就意味著有200年用不完的甲醇。我們可以就地把天然氣轉(zhuǎn)化成甲醇,在天然氣便宜的地方,甲醇每噸成本不到750元。

從運輸方面來講,與固體、氣體相比,液體燃料當(dāng)屬首選。因為,在陸地上可以用管道運輸,即使跨海輸送,成本也很低,而且還可以在儲罐里長期儲存。比如,海運一船汽油從休斯敦到大連港,售價為7元一升,運費每升不到0.07元。

從另一方面來說,甲醇在線重整制氫的難度要比汽油在線轉(zhuǎn)化制氫的難度小得多。因為汽油轉(zhuǎn)化溫度為850℃,甲醇只有300℃多,并且甲醇中沒有硫,比汽油干凈得多。

十幾年前,我們就實現(xiàn)了汽油在線轉(zhuǎn)化制氫技術(shù),現(xiàn)在沒有理由做不成甲醇在線轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)。

這幾年,我們與一些企業(yè)合作,在劣質(zhì)煤制甲醇、甲醇制氫等方面取得了很大的進(jìn)步,用甲醇作為氫氣的載體,儲運成本大降,和燃料電池結(jié)合大有可為。(本報記者王之康采訪整理)



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