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刘科:甲醇是解决氢能发展“痛点”的好法子

信息来源:     发布时间:2020-08-12



  2019年,氢能源被首次写入《政府工作报告》:“推动充电、加氢等设施建设”。氢能因此正式成为国家能源战略中的重要一环。据不完全统计,我国迄今已有34座城市建设氢能产业园,但氢能目前还存在储运价格高、安全隐患大、基础设施建设投资高昂等瓶颈问题。


  如何有效解决氢能“痛点”?澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科日前在“中国能源·化工30人论坛”上给出了他的答案:“甲醇在线制氢。”



  来源可靠,是目前最好的制氢原料


  “发展氢能主要是解决石油短缺、环境污染这两个问题,尽管氢能大有前景,但氢气并不是很好的能源载体。”刘科指出,氢的“四个最”是靠研发无法改变的:体积能量密度最低的物质、最小的分子、最易泄漏、最宽爆炸范围。这些原因造成储氢运氢成本和基础设施投资高昂,高压氢气罐燃料电池车从安全角度不宜在已建成的地下停车场这些封闭空间长期停放。


  据悉,氢气在密闭空间的爆炸极限为4%-74%,全球炼油厂事故很多是由于氢气泄漏造成的,因此有了“氢气是炼油厂的魔鬼”的说法。


  “加氢站一定要有安全距离,但考虑到经济性等因素,如果加氢站建在半个小时车程以外,来回一个小时去加气,你会买这样的车吗?”刘科说,与将氢气压缩到高压汽车储氢罐相比,甲醇是非常好的液体储氢、运氢载体。1升液氢(需冷凝到零下253摄氏度)只有72克氢气,1升甲醇跟水反应可放出143克氢气,1升甲醇的产氢量是1升液氢的2倍。以甲醇为原料,将小型的甲醇重整制氢设备与燃料电池进行高度集成,氢气即产即用,可实现即时制氢发电。


  那么,甲醇作为制氢原料是否可行?记者进一步了解到,甲醇来源广泛可靠,既可以利用煤炭制甲醇,也可以利用“弃风”“弃光”电解水制氢,氢再与二氧化碳反应制取甲醇;天然气等都可以转化为甲醇。在刘科看来,“甲醇是目前最好的制氢原料”。



  兼容性强,可利用现有基础设施 


  “为何世界上只有少数几个地方有石油,而世界任何一个角落都可以开车?”其主要原因是液体燃料陆上可以管路输送,海上可以很便宜地跨海输送,并可以长期保存。刘科院士算了一笔账,如果将一船汽油从休斯顿的炼油厂拉到天津港,加油站7元/升的油价中,运费成本不到7分钱。“液体燃料输运成本低,也便于长期储存,这是液体能源的优势所在。”


  值得注意的是,电动车和氢能汽车作为新能源汽车的两大“宠儿”,无论是加氢站还是充电桩,规模化基础设施成本都不低。刘科的研究数据显示,如果都以布局10000座站点计算,每天加注450辆车的液体燃料加注站建设运营成本约为20亿美元;每天充24辆车的充电站需投资830亿美元;每天30辆加注能力的小型氢气加注站成本则高达1.4万亿美元。


  刘科指出:“人类已投资几万亿美元建设了液体燃料基础设施,这些基础设施不会轻易放弃,甲醇制氢路线,可以很好地将已有的加油站等设施利用起来。”由此可见,甲醇在线制氢系统在规模化方面有明显优势,可避开燃料电池汽车的商业化瓶颈。


  另外,刘科认为甲醇能源已迎来了很好的发展机遇。甲醇现阶段可以作为能源、燃料、化工等行业的标准化原料,在长期发展进程中,甲醇还将对可再生能源具有极高的兼容性,同一套甲醇储运基础设施,可同时满足近期及中长期需求。“液态形式有能量密度高、可大规模运输、易实现低成本跨海输送等优点,转化成液体,是其他可再生能源将来的一个发展方向。”


  刘科还指出,电动车、燃料电池车都是未来能源技术的发展方向,能满足不同的市场需求,但均面临各种挑战。电动车未来的突破点可能在应用端,氢燃料电池则需要解决氢气的储存和运输难题。目前,通过甲醇转化制氢,是解决氢能“痛点”的好法子。他还强调:“能源发展需要多元化,应加强各种技术的研发力度,最后让市场来选择技术。”(刘科,澳大利亚国家工程院外籍院士


来源:中国能源报

2020-08-10


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