尊龙凯时

　　我国的制氢路径是阻止CO2大宗排放
，掌握环保性、经济性、清静性、能效性。

　　氢能工业链的制备—储运—加注—应用四个环节中
，制氢是龙头。自然界并没有矿藏氢气
，氢气是二次能源
，需要人工制备。制氢是个老话题
，也是新话题。说其“老”
，由于已有从化石能源制氢生产水煤气、合成氨尿素、甲醇等化工产品成熟的氢碳平衡的工艺手艺;说其“新”
，由于氢经燃料电池转化为电
，开发了新用途
，爆发了新需求
，也伴生了新问题。因此需要认真研究
，科学掌握。

　　氢能源生长正当其时
，要科学合理地选择制氢工艺路径
，必需从源头以环保、经济、清静、高效的要求实现氢能的供应。

　　首先
，选择获得氢源的路径
，要阻止CO2的大宗排放。其次
，制氢路径的选摘要掌握环保性、经济性、清静性、能效性。

　　制氢路径

　　选择获得氢源的路径
，要阻止CO2的大宗排放。

　　一样平常地说
，制备氢气有几种途径：

　　第一
，化石能源制氢。煤、自然气、石油(包括轻烃、石脑油、重油)为质料生长化工不是以氢气为最终产品
，而是进一步生产化工产品或用以深度加工提高质量和收率。煤炭中含氢很少
，煤种差别只有2%~5%
，保存于高分子侧链和官能团中。主要是用生产水煤气的方法产氢
，同时伴生大宗CO和CO2
，进一步合成将碳牢靠在目的产品中
，如尿素、甲醇等
，阻止或镌汰了CO2的大宗排放。自然气和石油组分中含氢较高
，约在15%以上
，以甲烷为例
，与水反应天生氢气和CO2
，氢气收率较高
，同样进一步合成为相关石化产品。若是将氢作为目的产品
，不可逾越的问题是CO2的出路。生产1kg氢伴生的CO2重量
，煤制氢约为11公斤
，自然气制氢约为5.5公斤
，轻油制氢约7公斤。作为温室气体的CO2绝不允许大宗排放
，天气变暖是对人类的威胁
，少量排放也将会征收高额碳税。所谓CO2的捕集、使用和封存手艺(CCUS或CCS)尚在试验并未工业化
，亟待科技攻关。因此可以说
，在当下的手艺条件下
，虽然化石能源制氢手艺成熟
，但此路径并不可取
，不宜新建。至于用甲醇裂解制氢伴生约7倍的CO2
，如以乙烯、丙烯为产品是可行的
，但以H2为目的产品
，CO2同样不可大宗排放
，况且甲醇就是由煤制得的。

　　2019年6月“天下能源理事会”把这种伴有大宗CO2排放的氢称为“灰氢”
，把CO2通过CCUS或CCS使用或封存阻止排放的氢称为“蓝氢”。显然“灰氢”不可取
，灰变蓝才可以用。要加速CCS的研发和工业化
，据悉日本川崎重工在澳大利亚用泥碳制氢已将CO2注入海底
，需待考证。

　　第二
，工业副产氢气的接纳提纯使用。炼油尾气、乙烯尾气、氯矸尾气中含有差别比例的氢气。氢气是石油化工名贵的资源
，通过加氢处置惩罚、加氢裂化等工艺历程可提高产品质量和收率。现在概略做到了能收尽收
，能用尽用。纵然有少量未能接纳也混入燃气作为燃料并未排放
，石化企业现已普遍“祛除”了火炬。从石油化工尾气中接纳的氢气首先是知足自用
，是否能有较多余量外供
，需研究协调平衡。

　　至于焦炉气
，即煤在阻遏空气加热干馏天生主产品焦炭
，副产焦炉气和煤焦油等。焦炉气中含氢约50%~60%(V)
，其余是甲烷等
，折算其中氢的重量收率不到2%。焦炉气是合适的化工质料
，也可作为燃料气使用。无论从清静、环Ｕ站勺试唇谠
，都不可能大宗放空
，甲烷也是“厉害”的温室气体。从焦炉气和其他工业含氢尾气中要通过脱硫、CO变换、甲烷化、变压吸附(PSA)等处置惩罚提纯到99.99%的氢纯度并除去CO、硫化物、卤化物等有害杂质
，以避免用于燃料电池时使催化剂“中毒”。就煤焦化而言
，其主产品焦炭主要用于炼铁
，一吨铁约需0.35吨焦炭
，若是把焦炉气作为主要目的产品而扩大炼焦能力会造成焦炭的严重过剩
，就舍本逐末了
，况且炼焦自己是高耗能、高污染
，更要避免产能过剩。

　　第三
，电解水制氢。是清洁的制氢手艺。其中用可再生能源电解水制得的氢被“天下能源理事会”称为“绿氢”
，是未来制氢的生长偏向。需要研究的一是要用非化石能源爆发的清洁电源
，若是用火电就没有意义了
，这就要建设清洁电源的专用漫衍式电网。二是耗电过高要鼎力大举降低耗电
，提高制氢能效。三是使用弃水、弃风、弃光“三弃”电量是可能的
，数据显示
，经由起劲
，2018年我国“弃水、弃风、弃光”率划分是5.8%、7%和3.1%
，国际先进水平是3%
，仍有一定潜力。镌汰“三弃”可以摊薄总发电本钱
，如电力企业可以优惠价供电解水用电就更好了。现在在张家口、内蒙、新疆等地风电资源富厚的地方做试点
，如氢能就近使用
，阻止远程运输就更合理了。

　　综上所述
，希望业界在致力燃料电池攻关的同时
，也要关注氢气的泉源
，追求环保、经济、可靠的氢气制备路径
，其中化石能源制氢要阻止温室气体CO2的大宗排放。至于其他方法制氢如核能制氢、太阳能制氢、生物制氢等尚在研发之中
，期望能加速攻关。氢气的制备要与贮存、运输、加注、应用协调生长
，落实氢源才华使整个工业链成为有源之水、有本之木。

　　科学合理

　　制氢路径的选摘要掌握环保性、经济性、清静性、能效性。

　　制氢路径在工艺手艺成熟可靠的基础上要科学掌握其特殊要求。至于环保先决前已简述
，制氢历程不可爆发温室气体CO2的大宗排放
，显然这是主要的、必需的。我国已向天下允许
，CO2排放量2030年达峰后下降
，而2018年全球排放CO2 331.4亿吨
，增添1.7%
，其中我国抵达100亿吨增添了2.3%
，形势逼人。建议国家应尽快制订限排的标准规范并严酷执行。“灰氢”不可取
，“蓝氢”可以用
，“废氢”可接纳
，“绿氢”是偏向。

　　经济性评价包括购车、能耗、维修养护等多方面。仅从制氢评价
，对已有种种制氢工艺手艺的本钱有差别的版本和数据
，收支较大
，总的看是偏小了。概略上每kg氢气生产本钱在合理的原质料价钱和电价的条件下
，煤制氢10元
，自然气、石脑油、重油、甲醇制氢约17元
，工业副产氢接纳提纯21元
，电解水制氢30元。在此本钱价的基础上一是应盘算氢气的完全生产本钱
，应包括折旧、税金、人工以及各项用度和制氢厂的合理利润
，形成氢气的出厂价。二是盘算氢气的贮存、运输和加注的本钱、费税、利润
，形成燃料电池车用氢的零售价。用这个完整的市场价与汽油的市场零售价、与商用电价加充电站用度相比才公正合理
，而不可用本钱价与含税市场价相比。并可据此提出响应的政策支持要求
，如减免税、财务津贴等。随着制氢工艺装备的刷新完善
，氢气会有较大的降价空间
，以显示其有竞争力的经济性。使用小型电解水制氢与加注合一装备
，可以降低储运加注用度。

　　用氢的清静包管不可不是社会关注的热门之一。接纳清静可靠的手艺和装备可以提供制氢、储运、加注和用氢的全工业链清静包管
，这一点禁止置疑。但这并不料味着可以改变氢的自然属性。氢气无色无嗅、重度低、热值高、易挥发
，其爆炸极限很宽
，为4%~75.6%(V)
，仅次于乙炔
，易燃易爆
，属危险品。正如汽油在汽车中使用是清静的
，但汽油终究照旧易燃易爆的危险品。我国大庆炼油厂加氢裂化车间1967年9月9日、抚顺石油三厂加氢车间1975年7月24日均因氢气走漏爆发过特殊重大和重大爆炸人身事故;2015年10月18日某大学化学系一实验室爆发氢气爆炸人身事故。日前报道挪威的一家加氢站爆炸。至于氢气球玩具爆发爆燃烧伤事故
，更有不少报道。我这样讲并不是耸人听闻或杞人忧天
，而是历史的教训值得记着。在氢气全工业链中
，都要把清静放在首位。

　　至于用氢的能效
，需要研究的问题
，一是要思量制氢效率
，即所产氢气的单位热值/制氢历程中的单位能耗
，现在只有60%。二是氢气用在乘用车上
，每百公里耗1kg
，电解水制1kg氢耗电约56kWh
，而电动乘用车百公里耗电15-20kWh。期望燃料电池乘用车的性能进一步提升
，使百公里耗氢有较大下降
，同时鼎力大举镌汰电解水耗电以显示其较好的能效性。

　　起劲生长节能与新能源汽车是一定趋势。我国自2012年确定新能源汽车包括纯电动车、插电式混淆动力汽车及燃料电池汽车。现在电动车产量、保有量都占全球的一半
，电池、电机、电控都靠近或抵达国际水平
，充电桩建设也响应加速
，已由培育期进入成恒久。但仍需加大投入、加速手艺立异
，坚韧不拔起劲
，推进燃油车的替换。燃料电池车的研发研制也取得了希望
，具有功率大、续航长、加注快、低温性能好等优点
，相宜用于客车、货车等商用车
，有特定的应用场景更显其优势
，可以成为新能源汽车各人族中的主要成员
，有优异的生长远景
，响应要更长时间。因此需通盘思量、缜密妄想、攻坚克难、梯次生长。

　　责任编辑：郑 丹

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