甲醇制氢:能否实现氢能“即制即用”

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  全球新能源网2天前我要分享

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  目前“小众”的甲醇制氢,希望借助“即制即用”的优势成为“离用户最近的氢”,从而在源头上杜绝潜在“弃氢”风险,但作为非主流技术路线,甲醇制氢面临着装备制造、配套技术不完善等问题。其转换环节多而带来的能量损失也饱受诟病。

  “在氢气的生产制备领域,我国已经有了相对完备的产业链,相关技术已经日趋成熟,氢气制取环节并不是我们关注的重点,我们把主要力量都集中在了燃料电池技术上。”这是国内布局的大型中常见的规划思路。

  “国内的制氢行业成熟吗?我们恰恰认为制约氢能发展的痛点就在这里。我们习惯的是以煤制氢为代表的大规模制氢,但这样制出来的氢气离用户太远了。”这种对常规制氢路线的质疑之声来自甲醇制氢领域。

  甲醇制氢的优势在哪?它是否能真正解决化石能源大规模制氢的痛点?

  大规模制氢远离消费侧

  隐形成本高存在“弃氢”风险

  “就像此前我们大规模开发太阳能和风电一样,产新能源的地方缺少用电负荷,因此就一度出现了大量的弃风、弃光。如果氢能的发展不能引以为戒,未来也可能出现‘弃氢’。”广东合即得能源科技有限公司董事长向华认为,目前国内普遍使用的煤制氢、天然气制氢等大规模制氢方式,在如何用氢上存在着巨大的隐性成本。“大规模制氢技术本身可能相对成熟,但生产端的氢和消费端的氢却是两个概念。”

  “单就运费而言,每公斤氢气从制备完成到最终送达消费者,其中的运输成本在25元以上。”向华指出,运费成本在氢气销售价格中占比已经很高。

  不仅如此,澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学清洁能源研究院院长刘科强调,从生产端到消费端的运输环节,氢气的安全隐患更不容忽视。“氢气是分子最小、最容易泄漏的气体,近百年来,世界上许多炼油厂的安全事故起因都是氢气泄漏。当空气中氢气含量在4%—73%之间,就会引起爆炸。露天环境相对安全,但如果在地下车库发生泄漏爆炸,可能导致毁灭性后果。”

  “甲醇制氢就是甲醇和水通过催化重整制氢,然后通过燃料电池发电。在车用场景下,简单说就是一边把液体甲醇加进去,另一边就可以直接转换成氢能,然后发电驱动汽车。”向华强调,同常规的大规模制氢相比,甲醇制氢省去了氢气的储存和运输环节,属于微型制氢装置,离消费者最近,即制即用。

  转化环节越多能量损失越大

  但最终要比较全过程综合效率

  “其实我们在进军氢能领域的时候做过长时间的市场调研和论证,煤制氢、天然气制氢、可再生能源制氢、电解水制氢以及甲醇制氢,这些路线我们都有了解,就甲醇制氢而言,我们并不认为这是最优解。一方面,与煤制氢相比,甲醇制氢并非主流,这就意味着在相应的装备制造、配套技术等方面可能并不如主流技术路线完善;另一方面,就车用而言,甲醇本身就可以作为动力来源,如果再通过一个制氢环节,转换多了一步,能量一定就会有损失。”国内某涉足氢能开发利用的大型能源企业相关负责人向记者道出了所在公司并未选择甲醇制氢的主要原因。

  “环节一多,效率肯定有所降低,这也是我长期思考过的问题。”对于质疑的声音,向华直言不讳,“我们还是要看综合效率,比如煤制氢、天然气制氢的过程中,煤炭、天然气要运输,而甲醇作为液体燃料,它的运输要比固态和气态运输更加便捷、经济。综合权衡,甲醇制氢是在制造过程中能量有所损耗,而其他方式则是在运输环节损耗。”

  “甲醇制氢过程中有能量损耗,但其他制氢方式同样有损耗。”刘科指出,加氢站中的氢气要经过压缩才能提高能量密度,压缩后用于存储氢气的容器也需要采用价格高昂的碳纤维制成。“这一系列过程中本身就存在很多能量损耗。”

  在车用场景下

  直接利用甲醇燃料或更现实

  “现阶段,我们如果发展氢能,甲醇制氢可以即制即用,从安全性、实用性角度来说是个不错的选择。”但具体到车用动力上,刘科指出,现阶段,直接利用甲醇驱动或许是更为合理的选择。

  “甲醇在汽油机中采用点燃方式是可以使用的,虽然效率有限,但我们通过一定的技术手段让甲醇可以采用压燃方式在柴油机中使用,那么效率就会有很大提升。目前,美日系汽油车平均每加仑汽油可以续航32英里,但欧系的柴油车每加仑柴油可以跑81英里。”

  此外,刘科指出,甲醇作为液体燃料,可以充分利用现有的燃油基础设施。“在甲醇内燃机车一步步发展的过程中,相应的基础设施可以在现有基础上逐步完善发展起来。比如我们现在一个加油站有六个汽油罐,慢慢发展以后可能是四个汽油罐、两个甲醇罐,循序渐进,人类几万亿美金投资建立起来的液体燃料基础设施可以继续使用,而不是盲目投资建设加氢站、充电站。”

  “在这一阶段,如果燃料电池的研究取得了突破性的进展,成本实现有效降低,那么届时再去发展燃料电池汽车才是水到渠成。”(■本报记者 姚金楠)

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