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广东能创科技——甲醇在线制氢技术于制氢加氢一体站应用前景

2023-02-16 15:42   来源: 互联网    浏览次数:3659

广东省近日发布的《广东省燃料电池汽车加氢站管理暂行办法(征求意见稿)》(下称《办法》)明确提出,允许在非化工园区建设制氢加氢一体站。业内认为,这一政策对氢能产业将产生积极影响,非化工园区建设制氢加氢一体站在广东有望“松绑”。《办法》明确,各地市要加快推进加氢站建设,重点支持加氢合建站和制氢加氢一体站建设。其中,制氢加氢一体站制氢规模不得超过3000千克/天,储氢罐总容量不得超过3000千克,并允许在非化工园区建设制氢加氢一体站。在国外,制氢加氢一体站发展历史已有数十年。在我国,最早是在化工园区内集中制氢,并将氢气作为化学工业品使用。在氢能及燃料电池汽车产业发展的带动下,氢气开始为交通运输行业提供能源,对于氢气的产量及提供场所都提出了新的要求。新的应用场景催生了制氢加氢一体站的市场需求,制氢行业也迎来的新的发展机遇。

近年来,我国氢能产业正处于发展的朝阳期,全国多个城市都将加氢站作为氢能的交通基础设施布局建设。2016年3月,国家发改委和国家能源局发布的《能源技术革命创新行动计划》(2016—2030年)就已表明,制氢加氢一体化是氢能与燃料电池领域技术创新的战略发展方向。《广州市能源发展“十四五”规划》指出,“十四五”期间,广州累计建设加氢站约50座,到2030年,累计建成加氢站100座以上。长管拖车运输是大部分加氢站供应的氢气的主要来源,而长管拖车运输氢气将会带来一定的安全风险,并且有着装卸载消耗的时间长,运输性价比低,浪费能源的比例过高等缺点。随着加氢站的建设,依靠长管拖车运输氢气的弊端将越发突出。因此,制氢加氢一体化开始越来越吸引人们的目光。

除了避开长管拖车运输,制氢加氢一体站受到人们关注,还有两大直接原因:一方面,燃料电池汽车应用政策带来了氢能汽车数量的与日俱增,终端车辆由于现阶段国内氢能供应条件不成熟而遭遇用氢难,但加氢站却因氢气价格过高而普遍亏损,需要借助政府补贴维持经营,这一双输的局面必须尽快解决。另一方面,制氢加氢一体站有着普通加氢站所不具备的长处,既能实现站内制氢与用氢的平衡,又能降低长管拖车带来的高风险与高成本,还能与周边化工园区配合形成产业链,最终呈现的便是终端用氢成本下降,达到多赢的局面。

电解水制氢、天然气/甲醇重整制氢、氨在线制氢,是目前的几种站内制氢方向。下面将对这几种方向进行介绍和对比。

电解水制氢成本主要是电的成本,每立方氢气生产需要消耗5度电左右。尽管部分站内电解水制氢加氢站会采取氢光互补的战略,然而依然离不开市电。国内火电占市电的比例达到70%,意味着制出来的氢气大部分属于灰氢。这也意味着,制取每公斤氢气的成本将达到60元左右。其投建成本包括建设费用、制氢设备(电解装置)、氢气纯化、压缩设备(压缩机)、储氢设备(储氢瓶)和加氢设备(加氢及冷却系统)等几大方面的成本支出,成本构成如下:

天然气制氢可作为灰氢向蓝氢和绿氢过渡过程中的一个优秀选择,但其局限性较大。由于陆地上天然气必须借助管道运输,因此除非借助现有的天然气加气站(主要垄断在各燃气公司手上)改建为加氢站,否则其建设成本将会非常高昂。2021年7月28日,由佛山某能源公司投资建设的南庄制氢加氢加气一体化站启动试运行,这是国内首个站内天然气制氢加氢一体站。此外,我国天然气主要依赖进口,且国家给出大量补贴,因此其价格存在较大的上涨压力。2022年上半年,液化天然气进口的到岸价格已涨到2021年同期的几乎两倍之多。

液氨与液氢存在的问题比较类似,都需要加压和低温储存,但其储存温度较液氢要高。其为制氢加氢一体站提供技术支持的能力可能还未成熟,2022年8月19日,全国首座“氨现场制氢加氢一体站”在福州长乐正式启动。液氨具有毒性,氨气具有强烈的刺激性臭味,对人体有危害。在空气中氨的浓度达到0.5-0.6%(按体积计算)时,人在其中停留半小时即可中毒,浓度超过0.6-1%时可能会造成死亡事故。2013年8月31日,上海发生的液氨泄漏事故,造成15人死亡,25人受伤。

甲醇制氢作为一种大化工常用的路线,甲醇虽为化工危险品,但相较于天然气、液氨而言,其危险性更低,制取氢气的过程安全性更高,且采用液态燃料能够一举解决氢气的制取、储存和运输等问题。甲醇来源广泛成本低,其储氢重量密度高达12.5wt%,常温常压储氢,优于液化、高压和其他储氢技术。甲醇水制氢+氢燃料电池排放非常低,产物仅仅是水和少量二氧化碳,达到节能减排的效果。该技术适配性广,设备产出的氢气能满足多种设备对气源的需求,如高温燃料电池、低温燃料电池、氢内燃机等。甲醇作为氢气最佳的液态载体,含氢量高,储存难度低,用于在线制氢能够显著降低氢气成本,为氢能发电、氢能汽车提供稳定、持续的氢气供给。日前,全国首套量产型(200kg/日)甲醇制氢-加氢一体站在青岛市城阳区建成投产。以此延伸的分布式氢源概念也已在市面上显露雏形,广东能创科技有限公司作为国内领先的甲醇在线制氢设备研发、生产企业,已将甲醇重整在线设备成功运用在氢能重卡物流车当中。此套技术的落地应用,证明甲醇在线制氢设备在车载甲醇在线制氢领域,或是加氢站分布式氢源领域都能提供强有力的技术支撑。同时,通过甲醇重整在线制氢技术所产出的氢气成本在15-25元的区间范围内,远小于储氢加氢站氢气采购价格,为氢能汽车提供低价、高效的氢源,降低运营成本,推动氢能行业的发展。

广东能创科技有限公司是响应国家“大力发展新能源制造装备业”和“能源技术革命创新行动计划(2016-2030)”双重战略精神,2018 年在天河区成立的一家集研发、生产、销售、运营维护为一体的集团公司。广东能创科技有限公司主要致力于氢能技术研究,依托团队多年来的技术积累和经验,将“甲醇重整制氢技术”和“燃料电池发电技术”整合,应对不同的场景需求,研发制造各种制氢设备以及氢能发电设备,突破了氢气的“制、储、运、充”等安全技术瓶颈。当前,公司已与中石化、一汽解放有限公司、中国移动集团广州分公司、中国电信集团江门分公司、江门市台山市川岛镇等达成战略合作,商务合作试点已落地应用。由广东能创科技研制的CW-HG (Methanol Hydrogen Generator)系列制氢机是利用甲醇水重整制氢原理制取氢气,将国际先进的把膜提纯技术、高热稳定性催化技术、铝合金铸造技术耦合于一身,新型高热稳定性催化剂的最优使用温度与膜的最佳分离温度一致,实现温度的耦合,解决铜锌基催化剂反应温度与膜提纯温度不一致导致的一系列问题。通过高热传率的铝合金将燃烧放热及时供给至反应器,提供反应热源。高效温和地将甲醇水原料转化为氢气,供用氢设备使用。独有的热待机模式能实现一分钟内开机制氢,达到真正意义上的即开即用。


责任编辑:Linda
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