2019年，氫能源被首次寫入《政府工作報告》：“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”。氫能因此正式成為國家能源戰(zhàn)略中的重要一環(huán)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國迄今已有34座城市建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)園，但氫能目前還存在儲運價格高、安全隱患大、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資高昂等瓶頸問題。
如何有效解決氫能“痛點”？澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長劉科日前在“中國能源·化工30人論壇”上給出了他的答案：“甲醇在線制氫。”
來源可靠，是目前最好的制氫原料
“發(fā)展氫能主要是解決石油短缺、環(huán)境污染這兩個問題，盡管氫能大有前景，但氫氣并不是很好的能源載體。”劉科指出，氫的“四個最”是靠研發(fā)無法改變的：體積能量密度最低的物質(zhì)、最小的分子、最易泄漏、最寬爆炸范圍。這些原因造成儲氫運氫成本和基礎(chǔ)設(shè)施投資高昂，高壓氫氣罐燃料電池車從安全角度不宜在已建成的地下停車場這些封閉空間長期停放。
據(jù)悉，氫氣在密閉空間的爆炸極限為4%-74%，全球煉油廠事故很多是由于氫氣泄漏造成的，因此有了“氫氣是煉油廠的魔鬼”的說法。
“加氫站一定要有安全距離，但考慮到經(jīng)濟性等因素，如果加氫站建在半個小時車程以外，來回一個小時去加氣，你會買這樣的車嗎？”劉科說，與將氫氣壓縮到高壓汽車儲氫罐相比，甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體。1升液氫（需冷凝到零下253攝氏度）只有72克氫氣，1升甲醇跟水反應(yīng)可放出143克氫氣，1升甲醇的產(chǎn)氫量是1升液氫的2倍。以甲醇為原料，將小型的甲醇重整制氫設(shè)備與燃料電池進(jìn)行高度集成，氫氣即產(chǎn)即用，可實現(xiàn)即時制氫發(fā)電。
那么，甲醇作為制氫原料是否可行？記者進(jìn)一步了解到，甲醇來源廣泛可靠，既可以利用煤炭制甲醇，也可以利用“棄風(fēng)”“棄光”電解水制氫，氫再與二氧化碳反應(yīng)制取甲醇；天然氣等都可以轉(zhuǎn)化為甲醇。在劉科看來，“甲醇是目前最好的制氫原料”。
兼容性強，可利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施
“為何世界上只有少數(shù)幾個地方有石油，而世界任何一個角落都可以開車？”其主要原因是液體燃料陸上可以管路輸送，海上可以很便宜地跨海輸送，并可以長期保存。劉科院士算了一筆賬，如果將一船汽油從休斯頓的煉油廠拉到天津港，加油站7元/升的油價中，運費成本不到7分錢。“液體燃料輸運成本低，也便于長期儲存，這是液體能源的優(yōu)勢所在。”
值得注意的是，電動車和氫能汽車作為新能源汽車的兩大“寵兒”，無論是加氫站還是充電樁，規(guī)模化基礎(chǔ)設(shè)施成本都不低。劉科的研究數(shù)據(jù)顯示，如果都以布局10000座站點計算，每天加注450輛車的液體燃料加注站建設(shè)運營成本約為20億美元；每天充24輛車的充電站需投資830億美元；每天30輛加注能力的小型氫氣加注站成本則高達(dá)1.4萬億美元。
劉科指出：“人類已投資幾萬億美元建設(shè)了液體燃料基礎(chǔ)設(shè)施，這些基礎(chǔ)設(shè)施不會輕易放棄，甲醇制氫路線，可以很好地將已有的加油站等設(shè)施利用起來。”由此可見，甲醇在線制氫系統(tǒng)在規(guī)模化方面有明顯優(yōu)勢，可避開燃料電池汽車的商業(yè)化瓶頸。
另外，劉科認(rèn)為甲醇能源已迎來了很好的發(fā)展機遇。甲醇現(xiàn)階段可以作為能源、燃料、化工等行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化原料，在長期發(fā)展進(jìn)程中，甲醇還將對可再生能源具有極高的兼容性，同一套甲醇儲運基礎(chǔ)設(shè)施，可同時滿足近期及中長期需求。“液態(tài)形式有能量密度高、可大規(guī)模運輸、易實現(xiàn)低成本跨海輸送等優(yōu)點，轉(zhuǎn)化成液體，是其他可再生能源將來的一個發(fā)展方向。”
劉科還指出，電動車、燃料電池車都是未來能源技術(shù)的發(fā)展方向，能滿足不同的市場需求，但均面臨各種挑戰(zhàn)。電動車未來的突破點可能在應(yīng)用端，氫燃料電池則需要解決氫氣的儲存和運輸難題。目前，通過甲醇轉(zhuǎn)化制氫，是解決氫能“痛點”的好法子。他還強調(diào)：“能源發(fā)展需要多元化，應(yīng)加強各種技術(shù)的研發(fā)力度，最后讓市場來選擇技術(shù)。”
