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甲醇重整制氢,迎来燃料电池汽车风口

时间:  2021-11-19 22:05   来源:  氢智会    作者:  韩喻

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在争议中,甲醇制氢及甲醇重整氢燃料电池逐渐走到C位。
越来越多的专家在公开场合为甲醇制氢站台,越来越的产业与甲醇制氢结合,且合作额度越来越大。日前,广西南宁公布了价值90亿元的“12GW甲醇重整氢燃料电池产业化项目”。
从质疑到认可,从不解到接受,氢能风口下,甲醇又一次成为舆论的焦点。
甲醇重整制氢,迎来燃料电池汽车风口
绿色甲醇,广阔未来市场
一直以来,中科院副院长、院士张涛曾多次公开表示,“绿色甲醇能量密度高,是理想的液体能源储运方式。利用可再生能源发电制取绿氢,再和二氧化碳结合生成方便储运的绿色甲醇,是通向零碳排放的重要路径。”
张涛甚至认为,绿色甲醇作为能源转化中枢,能够在碳足迹全流程上解决能源的清洁性问题,并起到拓展氢能应用产业链、降低碳排放、实现碳利用等一举多得的效果。
中科院大连化物所太阳能研究部主任、院士李灿对甲醇的价值给予更高评价,他多次表示:“利用‘液态阳光’技术可将太阳能等可再生能源储存在甲醇中,提供了一条发电-(特)高压输电之外的可再生能源储存和输运的新模式,是可再生能源转化为各种化学能的枢纽。作为完成碳中和目标的重要路径。”
“甲醇是目前最好的制氢材料”,澳大利亚国家工程院外籍院士刘科更是公开坚持“甲醇在线制氢比汽油制氢都要简单很多。这样做了以后,实际上甲醇和水重整,产生的氢气直接通过电堆发电,电就可以驱动汽车。哪用电的时候哪去制氢,同时发电,这是氢能的未来。
刘科认为:“甲醇是把燃料电池的高效性和液体燃料的好处,两个结合起来,这是未来氢能的一个方向。”
行业之中,甲醇氢燃料项目也从无到有,逐渐走进人们的视线,2021年10月28日上海博氢新能源公司与广西北投能源投资集团有限公司、南宁市良庆区人民政府共同签署了《12GW甲醇重整氢燃料电池产业化项目战略合作框架意向协议》,项目总投资约90亿元人民币。项目为年产12GW甲醇重整氢燃料电池终端产品(其中5KW60万台、20KW21万台、60KW8万台)以及电堆、双极板、膜电极(MEA)、质子交换膜、碳纸、催化剂等核心部件产品的总装与制造。
甲醇重整制氢,迎来燃料电池汽车风口
“即制即用”,甲醇在线制氢
众所周知,氢有先天的“四个最”无法依靠研发技术改变。即氢是体积能量密度最低的物质、最小的分子、最容易泄漏、有最宽的爆炸范围。
这些原因导致了高昂的储氢运氢成本及基础设施建设成本,氢气的储运也成为行业发展亟需解决的痛点。
据了解,常规的煤制氢、天然气制氢等大规模制氢方式,在用氢上其实存在着巨大的隐性成本。仅运费一项开销,每公斤氢气从制备完成到最终送达消费者,其中的运输成本就在25元以上。
与之相比,甲醇制氢属于微型制氢装置,省去了氢气的储存和运输环节,离消费者最近,可实现即制即用。
同时,与高压储氢相比,甲醇是非常好的液体储氢、运氢载体。
首先,甲醇来源广泛可靠。既可以利用煤炭、天然气等制甲醇,也可以利用“弃风”、“弃光”等电解水制氢,氢再与二氧化碳反应制取甲醇。
其次,常温常压下甲醇为液体燃料。液体燃料最大的优势就是陆上可以管路输送,海上可以跨海输送,并可以长期保存,实现安全高效经济便捷储运。
再次,以甲醇作为高密度储氢材料,每吨甲醇与水重整可制出超过180公斤氢气,较之高压或低温液态储氢方式具有更高的储氢能量密度。
最为重要的一点是,甲醇制氢路线可以很好地将已有的加油站等基础设施利用起来,与建设加氢站相比,成本优势也很明显。
因此,甲醇在线制氢系统在规模化方面有明显优势,可避开燃料电池汽车的商业化在储运等方面的瓶颈,受市场追捧也在情理之中。
甲醇重整制氢,迎来燃料电池汽车风口
车端应用,甲醇重整氢燃料电池系统
在氢能发展的过程中,交通领域尤其是汽车领域的商业化一直是“先锋”。
2019年,工信部发布的《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》指出,要鼓励和支持企业研发甲醇燃料电池汽车产品,加快甲醇汽车科研成果转化及产业化应用。
因此,甲醇重整制氢技术也被越来越多的企业应用到车端,相应的甲醇重整氢燃料电池系统也逐渐被市场认可。
据了解,甲醇重整氢燃料电池利用甲醇水溶液作为燃料,通过重整器将甲醇水溶液转化为氢气混合气,在高温质子交换膜燃料电池电堆中反应对外输出电能。未完全反应上的气体在氧化室中反应,为前端甲醇重整反应提供热量。
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。该技术氢气即产即用、燃料能量转化效率高,且无有害气体排放。
博氢新能源公司、吉电股份、中集安瑞科、爱驰汽车等纷纷上马甲醇制氢技术及甲醇重整氢燃料电池系统的研发生产。
值得关注的是,作为甲醇重整制氢技术的先行者,早在2004年,博氢新能源公司董事长沈建跃博士就已经开始研究甲醇重整制氢的技术和设备,并且通过了国内首款由工信部核发公告的“甲醇重整制氢燃料电池载货汽车底盘”和“甲醇重整制氢燃料电池厢式运输车”。
起研发生产的甲醇重整制氢燃料电池发电系统产品技术含量高、发电成本低,通过成组技术和智能控制组成不同功率的智能发电机,可广泛应用于移动能源和分布式能源领域。
此次12GW甲醇重整氢燃料电池产业化项目的建设内容为年产12GW甲醇重整氢燃料电池终端产品(包括5KW 60万台、20KW 21万台、60KW 8万台)以及电堆、双极板、膜电极(MEA)、质子交换膜、碳纸、催化剂等核心部件产品的总装与制造,建成后将成为全球甲醇重整氢燃料电池最大的生产基地。
从项目建设内容即可发现,该项目致力于打造国内首个甲醇重整氢燃料电池终端产品的全产业链,这对我国氢能及燃料电池汽车的发展推动作用无疑是巨大的。
甲醇重整制氢,迎来燃料电池汽车风口
大潮奔涌,当下我国氢能产业发展窗口期已形成,甲醇制氢作为其中一条主要技术路线也受到了更多的关注。
沧海横流,甲醇的应用还需要等待市场的检验,但我们有理由相信未来中国氢能社会中,必将有甲醇的一片天地。
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