用甲醇作氫氣載體拉開(kāi)氫能產(chǎn)業(yè)化序幕

劉科　澳大利亞國家工程院外籍院士

當前，氫能正趕上前所未有的發(fā)展勢頭，逐漸成為清潔、安全的未來(lái)能源的重要組成部分。

早在20多年前，我在美國聯(lián)合技術(shù)公司（UTCFuelCell）工作時(shí)，就帶領(lǐng)UTC、尼桑和殼牌石油三大跨國公司的工程師團隊，耗資近一億美元研發(fā)經(jīng)費，做出了全球第一輛“車(chē)載汽油制氫的燃料電池汽車(chē)”。

盡管氫能目前很熱，但氫氣并不適合做能源載體。

一是因為氫氣是世界上體積能量密度最小的物質(zhì)，只有靠壓縮才能提高能量密度。加氫站把氫氣壓縮到350公斤或700公斤的高壓儲罐里；這么高壓力的車(chē)載儲氫罐，因鋼材太重，只好用碳纖維，而碳纖維價(jià)格很高；并且在壓縮氫氣的過(guò)程中，本身就會(huì )損耗很多能量。

二是因為氫氣是最小的分子，是最容易泄漏的氣體。多年來(lái)，大多數煉油廠(chǎng)事故都是源于氫氣泄漏。

三是因為氫氣是爆炸范圍最廣、擴散最快的氣體。在露天情況下，氫氣泄漏問(wèn)題不大，一旦泄漏就會(huì )沖上天。但在封閉空間，它會(huì )迅速擴散、爆炸；目前國內規定大型高壓儲氫罐車(chē)不允許過(guò)隧道，就是擔心在隧道內泄漏爆炸。因此，對于北上廣深這種大量汽車(chē)停在地下停車(chē)庫封閉空間的城市來(lái)說(shuō)，罐裝氫氣不適合成為廣泛使用的能源。

四是建加氫站也有困難。因為氫氣的易燃易爆特性，加氫站在設計的時(shí)候要有一個(gè)安全距離，它要求在一定的范圍內不能有居民樓。以深圳為例，在市里建一個(gè)日供300輛左右燃料電池汽車(chē)的加氫站約需6~8畝地，而深圳1畝地約1億元，一個(gè)加氫站，僅地價(jià)就6億至8億元，根本就不劃算。如果把加氫站建在郊區，也沒(méi)有多少人來(lái)回跑那么遠去加氫。

不過(guò)，隨著(zhù)“頁(yè)巖氣革命”的到來(lái)，這一切都發(fā)生了改變。

頁(yè)巖氣革命前，美國的天然氣最高曾達17美元每百萬(wàn)英熱單位，“頁(yè)巖氣革命”的到來(lái)使其迅速下跌至1.5美元每百萬(wàn)英熱單位，現在平衡到2.5～3美元左右。而且，由頁(yè)巖氣革命探明的全世界天然氣儲量，200年也用不完。

天然氣是制備甲醇最好的原料，比煤制甲醇更便宜。全世界有200年用不完的天然氣，也就意味著(zhù)有200年用不完的甲醇。我們可以就地把天然氣轉化成甲醇，在天然氣便宜的地方，甲醇每噸成本不到750元。

從運輸方面來(lái)講，與固體、氣體相比，液體燃料當屬首選。因為，在陸地上可以用管道運輸，即使跨海輸送，成本也很低，而且還可以在儲罐里長(cháng)期儲存。比如，海運一船汽油從休斯敦到大連港，售價(jià)為7元一升，運費每升不到0.07元。

從另一方面來(lái)說(shuō)，甲醇在線(xiàn)重整制氫的難度要比汽油在線(xiàn)轉化制氫的難度小得多。因為汽油轉化溫度為850℃，甲醇只有300℃多，并且甲醇中沒(méi)有硫，比汽油干凈得多。

十幾年前，我們就實(shí)現了汽油在線(xiàn)轉化制氫技術(shù)，現在沒(méi)有理由做不成甲醇在線(xiàn)轉化制氫技術(shù)。

這幾年，我們與一些企業(yè)合作，在劣質(zhì)煤制甲醇、甲醇制氫等方面取得了很大的進(jìn)步，用甲醇作為氫氣的載體，儲運成本大降，和燃料電池結合大有可為。（本報記者王之康采訪(fǎng)整理）