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    以甲醇為原料,水氫機拉開產業化序幕
    作者:智能制造  日期:2019-09-09  來源:工控網

    據東方網報道,澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學清潔能源研究院院長劉科博士,和幾位專家、院士走進了剛剛落戶東莞的國際歐亞科學院中國科學中心“大灣區水氫科學院”。剛剛揭牌的“大灣區水氫科學院”是“上海合既得動氫機器有限公司”“廣東合即得能源科技有限公司”等單位聯合成立的。

    劉科俯下身去認真看了上海合既得、廣東合即得公司研發生產的“水氫機”,這是一臺以甲醇水原料進行催化重整即時制氫,然后氫氣通過燃料電池發電的機器。在幾年前的稱呼還是“醇氫機”,命名“水氫機”還是在2016年上海合既得注冊了全類“水氫”商標之后。

    劉科十幾年前就在美國研究氫燃料電池。回國前,曾任GE全球研發中心首席科學家,在UTC等著名跨國公司任職;回國后,先后任北京低碳清潔能源研究所副所長兼首席技術官、神華研究院副院長,現在深圳南方科技大學任職。2013年領導了全球第一套車載汽油制氫裝置用于驅動燃料電池汽車研發和示范,曾連續3年任國際氫能與燃料電池峰會的主席,主持了第一個商業化的微礦分離裝置、第一臺100%燃燒甲醇的柴油機等多個項目。面對“水氫機”,劉科可謂“內行看門道”,因為他親自參與和見證了美國等發達國家在氫能上花巨資走過的路,成功和失敗的經驗教訓兼有。

    他看了電腦機箱大小為電動車充電的“水氫車電寶”;看了為通信基站提供電源的水氫發電機;看了直接為電動車充電的水氫充電站;特別是看了裝在汽車上以將甲醇水重整制氫與燃料電池發電高度集成并可直接為電動車提供動力的水氫動力模塊,詳細詢問了有關技術指標……

    劉科告訴記者,十幾年前,他在UTC帶領團隊開發了全球第一輛汽油在線轉化制氫驅動的燃料電池汽車。車上加的還是汽油,用汽油和空氣中的氧及燃料電池釋放出的水蒸氣反應來制氫,用氫氣推動燃料電池。

    他說,汽油在線轉化制氫難度要比甲醇在線重整制氫難多了,因為汽油中有硫。另外,汽油轉化溫度要850℃,甲醇為300℃,且甲醇比汽油要干凈得多。汽油在線制氫的技術,我們十幾年前就做成了,甲醇在線轉化制氫沒有理由做不成。但當時怎么不用甲醇?因為“頁巖氣革命”沒有發生,天然氣太貴導致甲醇的成本太高。

    在廣東合即得公司,劉科看到了他提倡已久的甲醇制氫發電技術路線的完整系列產品。他說,這將是氫能應用“最靠譜”的方向。劉科緊緊地握住了“水氫機”發明者向華(上海合既得董事長)的手!這大概是甲醇制氫發電技術路線發展歷程中,值得記錄的一握!

    記者向劉科問道,當前主流的大規模制氫并對氫氣進行壓縮儲存和運輸,再通過加氫站進行加氫的技術路線前景如何?

    劉科對此問題顯然思考已久,他說,首先加氫站的氫氣是經過700公斤的壓縮氣體。氫氣是世界上體積能量密度最低的物質,只有靠壓縮才能提高能量密度。700公斤的壓縮是什么概念?汽車輪胎的壓力才5~6公斤。目前車載儲氫罐用的碳纖維材料價格較高,且在氫氣壓縮過程中會有損耗,使用成本高是全球業界的共識。

    另外,氫氣是最小的分子,是最容易泄漏的氣體,氫氣是世界上爆炸范圍最廣的氣體。低于4%是安全的,高于73%只著火不爆炸,4%~73%遇火星就爆炸。因此,在大量汽車停在地下停車庫這種封閉空間里的城市,罐裝氫氣不適合作為大眾廣泛使用的能源。在露天空間里,氫氣泄漏問題不大,一旦泄漏就沖上天,駕駛員和乘客有足夠的時間逃離;但在地庫這樣的封閉空間,罐裝氫車一旦泄漏,一打電火花車就爆了,如果地庫里有許多氫罐汽車,整個樓就會毀掉。

    有人說罐是安全的,但從氫罐傳輸到燃料電池中間總有連接點,哪個連接處一旦泄漏,就會有滅頂之災。最近韓國的儲氫罐爆炸、挪威的加氫站爆炸,都是這些原因。所以,劉科建議立法禁止罐氫汽車停在地下車庫。

    再就是建設加氫站的困難。劉科在美國是能源部加氫站的項目負責人,美國加氫站在設計的時候,要求有安全距離,在一定的范圍內不能有居民樓。如果在深圳建一個每天供300輛車的加氫站,按照今天的安全標準,加氫站約需要8畝地,深圳一畝地1億元,8億元建個加氫站,將來地價都還不完。如果在半個小時車程以外郊區建加氫站,加氫來回一個小時,車就沒人買了。

    從上世紀90年代開始,美國氫能和燃料電池技術燒了幾百億美元也沒有解決好罐氫路線的這些問題。中國現在處在氫能很熱的時候,一方面到處在燒錢,一方面還沒有把整個氫能的系統工程想透,容易在產業發展的戰略方向上出現偏差。

    記者又問劉科,既然您認為甲醇是最好的制氫原料,那么甲醇的成本和來源可靠嗎?

    劉科說,甲醇是目前世界上最好的制氫材料,這得益于“頁巖氣革命”。2010年世界突然發現了200年用不完的天然氣,美國的天然氣價格從17美元mmBtu狂跌到1.5美元mmBtu,現在平衡到3美元左右。天然氣是制備甲醇最好的原料,比煤制甲醇更便宜,那就意味著全世界還有200年用不完的甲醇。就地把天然氣轉化成甲醇,每噸成本僅750元。

    另外運輸角度上,固體(煤)、氣體都不可取。液體燃料永遠是人類交通運輸能源的首選,液體燃料(汽油、甲醇)在陸上可以管路輸送,跨海輸送成本很低,且可在儲罐里長期儲存。

    談到這里,向華博士興奮地插話:“劉院士談的這兩點,這也就是我改名“水氫機”的一個重要原因,就是要明確區別罐氫的技術路線。”向華當時就提出愿意與劉科院士的團隊合作,進一步完善改進甲醇在線制氫驅動燃料電池的技術在各個領域的應用。

    今年,國家相關部委發文把甲醇作為清潔能源的主要方向。為了加速水氫機的產業化,上海合既得立足于打造水氫制造平臺,以甲醇為原料的水氫機已經悄然拉開了產業化的序幕,年產10萬套AH7500水氫動力模塊項目在山東濰氫即將完工。

    有了劉科院士和國際歐亞科學院的專家和院士的力挺支持,水氫機的產業化將加速推進,中國氫能源產業化的第一縷曙光將從這里升起。



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