甲醇制氢、甲醇重整制氢燃料电池技术逐渐走进大众视野

 

在氢的制、储、运、加环节成本居高不下，基础设施建设跟进缓慢的背景下，越来越多的专家表示，甲醇经济或将推进氢能产业链降本增效，疏通产业“堵点”。中国科学院副院长、院士张涛曾公开表示，利用可再生能源发电制取绿氢，再与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。他认为，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、南方科技大学创新创业学院院长、清洁能源研究院院长刘科更是公开坚持：“甲醇在线制氢比汽油制氢都要简单很多，实际上甲醇和水重整，产生的氢气直接通过电堆发电，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。”他认为：“甲醇是非常好的运氢、储氢载体，甲醇和水反应的产氢量是同容积液氢的两倍，甲醇把燃料电池的高效性和液体燃料的好处，有效结合了起来，这是未来氢能的一个方向。”

 

中科院大连化学物理研究所张家港产业技术研究院院长韩涤非这样认为。“甲醇作为常温常压下的液体燃料，可安全高效经济便捷储运。结合氢能产业发展现状，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的储氢能量密度。”

 

实际上，储能并不仅仅局限于储电，绿色甲醇就是一种理想的储能方式。在韩涤非看来，出于对储运安全和经济性的考量，甲醇是目前大规模安全高效储能的有效解决方案。“‘十四五’规划及2035年远景目标，都积极倡导发展可再生能源及大规模储能，而绿色甲醇可以在消纳可再生能源的同时，解决大规模储能问题，并最大程度实现二氧化碳减排。”

 

 

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，在用氢上存在巨大隐性成本。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。

 

中科院大连化学物理研究所张家港产业技术研究院院长韩涤非表示，甲醇储运和汽油储运成本几乎持平，终端应用的加氢价格也能真实反映出整个制、储、运、加环节的成本。利用甲醇储运的便捷性，可在氢能应用端开发建设加氢站，并在现场根据需求制氢，且氢气制备成本不高，可有效打通可再生能源大规模电解水制氢、甲醇合成储运及现场制氢加氢站等整个产业链。

 

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，其最大优势就是陆上可以管路输送，海上可跨海输送，并长期保存，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利用加油站等基础设施，实现多源共站，与建设加氢站相比，成本优势明显。因此，甲醇重整制氢系统在规模化方面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。

 

 

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。中氢新能作为“绿色甲醇”市场的有力支撑，将打通氢能产业链上下游，实现碳中和与氢燃料电池耦合发展。同时在应用端，特别是汽车领域，甲醇重整氢燃料电池系统也逐渐被市场认可。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。而在2012年，中氢新能董事长周明强博士，就已经开始进行甲醇重整制氢燃料电池的技术研发和市场研究，并于2018年通过了由工信部303批核发的“中国首台甲醇重整制氢燃料电池物流车”和“中国首台静默移动发电站MFC30”项目公示。

 

 

其研发的甲醇制氢燃料电池系统，以甲醇水为燃料，通过中高温质子交换膜，降低系统对氢气纯度要求，使甲醇重整产生富氢气体在模块内进行发电。整个反应过程无压力容器，氢气随产随用不储氢，有噪音低、自动化程度高、小型高效、持续工作能力强等特点，可广泛应用于燃料电池动力系统、移动充电桩系统，军民融合发电站系统等领域，还适用于 5G 基站、井下作业、抢险救灾、岛上离网供电等因客观气候、地形、时段因素造成用电需求高、针对性强的特殊场景。

 

 

目前，中氢新能研发的5kW/10kW/30kW模块产品已实现小规模量产，在移动发电站、物流车、环卫车等场景中得到了实际应用。未来将投入甲醇重整氢燃料电池产业化项目的建设，以供、用、储、管能源为核心路线，迭代研发甲醇重整氢技术，打造国内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应用与发展无疑具有巨大的推动作用。