氢能热潮势不可挡 煤制氢拓展用途完善产业链

2019-11-08 17:36  来源:动力电池 燃料电池  浏览:  

“虽然煤化工制氢成本低,但要消耗能源获得,从全生命周期来考量,煤制氢属于‘黑氢’,制氢过程产生的CO通过变换转化为CO2,碳排放较高。”清华大学山西清洁能源研究院常务副院长张建胜介绍说,通过可再生能源制的氢属于“绿氢”,而煤化工企业副产的氢气是介于二者之间的“灰氢”。

在2019中国国际煤化工发展论坛同期举行的煤制氢及氢能产业座谈会上,业内专家学者和企业代表围绕煤制氢及氢能产业发展交流探讨、献计献策。他们认为,氢能是煤炭清洁利用的有效途径,在氢能快速发展的热潮中,虽然煤制氢成本较低,但也面临碳排放高、国家压减煤炭消费量等瓶颈,煤制氢要加强基础研究,消除核心技术壁垒,拓展用途完善产业链。

氢能热潮势不可挡

氢能具有能量密度大、燃烧热值高等优点,燃烧同等质量的氢产生的热量约为汽油的3倍、乙醇的3.9倍、焦炭的4.5倍,并且过程零污染、零碳排,是目前最干净的能源,被誉为21世纪“终极能源”,应用前景十分广阔。

近年来,氢能产业在中国引发一轮热潮,各地几乎都有发展氢能产业的规划,大型国企及民企纷纷抢滩布局。9月16日,东华能源等与茂名签署烷烃资源综合利用项目投资协议,将打造以丙烷脱氢为龙头的世界级绿色化工和氢能源产业园;9月12日,延长石油与南京大学、昆山高新区共同组建江苏延长桑莱特新能源科技有限公司,以此为主体共建面向长三角氢走廊、辐射全国的氢能与燃料电池产业创新中心;7月27日,浙江嘉兴港区管委会与浙江清华长三角研究院、空气化工产品(中国)公司签署框架协议,成立长三角氢能产业联盟,合作共建氢能产业示范区,启动编制氢能产业发展规划,规划建设一批氢能加气站。

今年国内17个省份的22个城市及地区也发布了与氢能相关的地方政策,各地政府陆续出台的氢能产业发展规划更是雄心勃勃。比如,上海市公布了《长三角氢走廊建设发展规划》,分三个阶段将长三角氢走廊打造成为国际先进水平的加氢基础设施网络;《河北省推进氢能产业发展实施意见》提出,要率先将河北省打造成全国氢能产业创新发展高地;《成都市氢能产业发展规划(2019~2023年)》明确提出,2023年成都市氢能产业主营业务收入力争超过500亿元,打造成为全国知名的氢能产业高端装备制造基地。

核心技术尚未突破

氢能发展热潮涌动,那么这么多的氢气从哪儿来呢?煤气化、天然气、水电解等都可制氢,其中煤制氢最经济。尤其是合成氨、焦化企业副产的氢气成本最低,仅0.5~0.8元/立方米,是目前制氢来源最广泛的技术路线,一些大型炼油企业也使用煤制氢作为氢来源的补充。

“虽然煤化工制氢成本低,但要消耗能源获得,从全生命周期来考量,煤制氢属于‘黑氢’,制氢过程产生的CO通过变换转化为CO2,碳排放较高。”清华大学山西清洁能源研究院常务副院长张建胜介绍说,通过可再生能源制的氢属于“绿氢”,而煤化工企业副产的氢气是介于二者之间的“灰氢”。

中国化学工程集团有限公司总工程师贾美平、空气化工产品(北京)投资有限公司气化工艺技术总监屈强等认为,制氢环节问题不大,但氢的储存、运输、应用等成本较高,尚没有好的办法。比如金属储氢规模有限,液氢运输和管道输送氢气需要终端储存设施,这些还没有标准规范,均需要技术突破。

中国科学院大连化物所研究员周利进一步分析说,我国的氢能应用技术还没有完全成熟,比如氢燃料电池膜、催化剂以及循环泵、空压机、电墩等核心设备尚未突破,完全依赖进口,价格十分昂贵。

氢能产业尽管存在如此多问题,但国内众多企业和大量资本已开始盲目涌入,目前涉及氢能领域的注册企业达3400多家,一些涉氢的上市公司股价经历“过山车”。业内人士认为,这是一些企业为获取国家补贴盲目发展氢能的不正常现象。

对此,贾美平、周利以及航天长征化学工程股份有限公司副总经理朱玉营、华东理工大学教授王辅臣等认为,这是过度炒作氢能的结果,仅靠国家补贴的氢能项目是没有前途的。我国涉及氢能的企业多而散,核心技术缺失,创新能力不足,他们呼吁要冷静发展氢能,建议企业和科研单位联手创新攻关,加强基础研究,消除技术壁垒,实现技术和装备国产化,通过各环节分别突破,确保全产业链有序发展。

拓展用途完善产业链

“我国氢能全产业链还未形成,规模化利用路途还十分遥远。”中石化洛阳工程公司高级工程师梁龙虎认为,国家应从政策层面做好顶层设计,建议氢能示范项目通过企业招标、国家投资,将补贴变为技术前期投入,实现成果共享,加快技术应用形成全产业链。

据悉,煤制氢的纯度仅99.5%,而氢燃料电池要求99.999%(即5个9)以上。张建胜建议拓展氢气用途,生产高附加值的产品,发挥其应有的价值,如发展纯度为99.999999%(即8个9)的高纯氢,既可加工芯片的原料电子级多晶硅,也可做燃料电池。据透露,他们研发的5000立方米/时高纯氢技术示范装置即将运行,氢气纯度将达99.99999%。

晋煤集团煤化工研究院高工原米贞认为,在发展氢能汽车和氢燃料电池的同时,天然气或工业尾气掺氢作为燃料或用于发电,也应成为氢能的利用方向。

近年来,业内企业纷纷进军氢能利用产业。2018年初,兖矿集团开始实施氢能源产业三年行动,将氢能纳入企业发展战略,制定计划探索氢能源的提纯、存储和运输技术,规划氢能源使用示范区。今年1月和3月,兖矿集团分别与法液空公司、日本东芝能源公司签署战略合作协议,布局氢能供应及分布式热电联供产业。该集团还与中国石油大学(华东)共同建设石油大学—兖矿新能源学院,依托下属企业兖矿国宏化工有限公司的现有条件,规划建设兖矿新能源研发创新中心,着手实施氢气制备、纯化、储运、加注及燃料电池等研发示范项目。目前,制氢纯化、加氢站已开工建设,将在3年内建成氢气制备、储运及应用的智能化氢能示范工程。

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