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以甲醇为原料,水氢机拉开产业化序幕
2019年09月05日 10:51

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博士,和几位专家、院士走进了刚刚落户东莞的国际欧亚科学院中国科学中心“大湾区水氢科学院”。刚刚揭牌的“大湾区水氢科学院”是“上海合既得动氢机器有限公司”“广东合即得能源科技有限公司”等单位联合成立的。

刘科俯下身去认真看了上海合既得、广东合即得公司研发生产的“水氢机”,这是一台以甲醇水原料进行催化重整即时制氢,然后氢气通过燃料电池发电的机器。在几年前的称呼还是“醇氢机”,命名“水氢机”还是在2016年上海合既得注册了全类“水氢”商标之后。

刘科十几年前就在美国研究氢燃料电池。回国前,曾任GE研发中心科学家,在UTC等跨国公司任职;回国后,先后任北京低碳清洁能源研究所副所长兼技术官、神华研究院副院长,现在深圳南方科技大学任职。2013年领导了一套车载汽油制氢装置用于驱动燃料电池汽车研发和示范,曾连续3年任国际氢能与燃料电池峰会的主席,主持了一个商业化的微矿分离装置一台100%燃烧甲醇的柴油机等多个项目。面对“水氢机”,刘科可谓“内行看门道”,因为他亲自参与和见证了美国等发达国家在氢能上花巨资走过的路,成功和失败的经验教训兼有。

他看了电脑机箱大小为电动车充电的“水氢车电宝”;看了为通信基站提供电源的水氢发电机;看了直接为电动车充电的水氢充电站;特别是看了装在汽车上以将甲醇水重整制氢与燃料电池发电高度集成并可直接为电动车提供动力的水氢动力模块,详细询问了有关技术指标……

刘科告诉记者,十几年前,他在UTC带领团队开发了一辆汽油在线转化制氢驱动的燃料电池汽车。车上加的还是汽油,用汽油和空气中的氧及燃料电池释放出的水蒸气反应来制氢,用氢气推动燃料电池。

他说,汽油在线转化制氢难度要比甲醇在线重整制氢难多了,因为汽油中有硫。另外,汽油转化温度要850℃,甲醇为300℃,且甲醇比汽油要干净得多。汽油在线制氢的技术,我们十几年前就做成了,甲醇在线转化制氢没有理由做不成。但当时怎么不用甲醇?因为“页岩气革命”没有发生,天然气太贵导致甲醇的成本太高。

在广东合即得公司,刘科看到了他提倡已久的甲醇制氢发电技术路线的完整系列产品。他说,这将是氢能应用“靠谱”的方向。刘科紧紧地握住了“水氢机”发明者向华(上海合既得董事长)的手!这大概是甲醇制氢发电技术路线发展历程中,值得记录的一握!

记者向刘科问道,当前主流的大规模制氢并对氢气进行压缩储存和运输,再通过加氢站进行加氢的技术路线前景如何?

刘科对此问题显然思考已久,他说,加氢站的氢气是经过700公斤的压缩气体。氢气是世界上体积能量密度低的物质,只有靠压缩才能提高能量密度。700公斤的压缩是什么概念?汽车轮胎的压力才5~6公斤。目前车载储氢罐用的碳纤维材料价格较高,且在氢气压缩过程中会有损耗,使用成本高是业界的共识。

另外,氢气是较小的分子,是容易泄漏的气体,氢气是世界上爆炸范围广的气体。低于4%是安全的,高于73%只着火不爆炸,4%~73%遇火星就爆炸。因此,在大量汽车停在地下停车库这种封闭空间里的城市,罐装氢气不适合作为大众广泛使用的能源。在露天空间里,氢气泄漏问题不大,一旦泄漏就冲上天,驾驶员和乘客有足够的时间逃离;但在地库这样的封闭空间,罐装氢车一旦泄漏,一打电火花车就爆了,如果地库里有许多氢罐汽车,整个楼就会毁掉。

有人说罐是安全的,但从氢罐传输到燃料电池中间总有连接点,哪个连接处一旦泄漏,就会有灭顶之灾。韩国的储氢罐爆炸、挪威的加氢站爆炸,都是这些原因。所以,刘科建议立法禁止罐氢汽车停在地下车库。

再就是建设加氢站的困难。刘科在美国是能源部加氢站的项目负责人,美国加氢站在设计的时候,要求有安全距离,在一定的范围内不能有居民楼。如果在深圳建一个每天供300辆车的加氢站,按照今天的安全标准,加氢站约需要8亩地,深圳一亩地1亿元,8亿元建个加氢站,将来地价都还不完。如果在半个小时车程以外郊区建加氢站,加氢来回一个小时,车就没人买了。

从上世纪90年代开始,美国氢能和燃料电池技术烧了几百亿美元也没有解决好罐氢路线的这些问题。中国现在处在氢能很热的时候,一方面到处在烧钱,一方面还没有把整个氢能的系统工程想透,容易在产业发展的战略方向上出现偏差。

记者又问刘科,既然您认为甲醇是较好的制氢原料,那么甲醇的成本和来源可靠吗?

刘科说,甲醇是目前世界上较好的制氢材料,这得益于“页岩气革命”。2010年世界突然发现了200年用不完的天然气,美国的天然气价格从17美元mmBtu狂跌到1.5美元mmBtu,现在平衡到3美元左右。天然气是制备甲醇较好的原料,比煤制甲醇更便宜,那就意味着全世界还有200年用不完的甲醇。就地把天然气转化成甲醇,每吨成本仅750元。

另外运输角度上,固体(煤)、气体都不可取。液体燃料永远是人类交通运输能源的选择,液体燃料(汽油、甲醇)在陆上可以管路输送,跨海输送成本很低,且可在储罐里长期储存。

谈到这里,向华博士兴奋地插话:“刘院士谈的这两点,这也就是我改名“水氢机”的一个重要原因,就是要明确区别罐氢的技术路线。”向华当时就提出愿意与刘科院士的团队合作,进一步完善改进甲醇在线制氢驱动燃料电池的技术在各个领域的应用。

今年,国家相关部委发文把甲醇作为清洁能源的主要方向。为了加速水氢机的产业化,上海合既得立足于打造水氢制造平台,以甲醇为原料的水氢机已经悄然拉开了产业化的序幕,年产10万套AH7500水氢动力模块项目在山东潍氢即将完工。

有了刘科院士和国际欧亚科学院的专家和院士的力挺支持,水氢机的产业化将加速推进,中国氢能源产业化的一缕曙光将从这里升起。

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