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太陽能燃料甲醇可解氫能“制儲運加”難題
2020-09-14 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:規劃戰略與信息中心
    

  中國科學院院士、中科院大連化學物理研究所李院士在發表的題為“可再生能源電解水制氫及液體太陽燃料合成進展與展望”演講中指出,氫能發展初衷就是要解決低碳、生態等問題,可再生能源制氫是未來發展的方向,而太陽燃料甲醇技術是儲能技術,應用中具有多重優勢。 

  李院士表示,氣候變化可導致嚴重的后果,近年來頻發的洪災、森林大火等極端天氣都與之相關,有研究表明,甚至氣候變化會引發冰川和凍土中的病毒復活。而造成氣候變化的重要原因是人類工業革命開始大規模過度開發利用化石資源,造成二氧化碳等溫室氣體和污染物排放,破壞了生態平衡。 

  李院士認為,氫能的發展不能背離初衷,站在低碳、生態角度,長遠看,用光伏、風電、水電、核電制綠氫是未來發展方向。在氫儲運方面,要達到美國DOE制定的7%儲氫質量密度工業化標準非常困難,目前仍是基礎研究重點。而太陽燃料是解決這一難題的新思路。氫能的應用領域并不局限于燃料電池應用,綠氫在煤化工、石油化工綠色發展中應用廣泛,而綠氫合成甲醇也可替代汽油在交通領域的應用。 

  李院士介紹,地球能源來自太陽能,廣義的太陽能包含了常見的風電、水電、生物質等多種可再生能源。在可再生能源制氫中,直接從太陽能制取氫氣包含多個技術路徑,其中光解水和光電催化分解水工藝簡單,理論上可以低成本獲取,是很有吸引力的方向。光電催化分解水效率已經逐步接近工業化應用,但光催化還處在基礎研究階段。 

  李院士表示,從規模、設備投資、穩定性來看,電催化分解水已成熟,來源可以是光伏發電、水電、風電、甚至核電,“電催化分解水制綠氫是綠色能源轉成綠氫的最為有效的途徑”。在電解水制氫三種主流技術中,液體堿性水電解和固體聚合物SPE水電解技術較為成熟,傳統的堿液電解水的效率較低、能耗較高,但穩定性好,價格相對低廉,壽命長達10~20年;而SPE水電解規模化和穩定性還在進一步提升中。李院士認為,判定電解水制氫能否大規模應用在綠氫生產中需要解決三個問題:大規模、低能耗和高穩定性。 

  李院士介紹,其團隊一直致力堿性電解水催化劑的研究,可以較好地解決上述三大問題。堿液電解槽規模可以做得很大,目前規模可做到1000Nm3H2/h,而通過催化劑可將能耗降至4.0KWh/Nm3~4.2KWh/Nm3,遠超業界平均水平,穩定性在實驗室可達到8000小時~1萬小時,工業化驗證效果也非常不錯。 

  就可再生能源制氫成本來看,電價和電解水效率影響成本最大,這兩點在目前都已發生很大變化。如果采用0.25/KWh電價,制氫成本可與天然氣制氫相當。而針對棄風、棄光、棄水的電已低于這個電價。電價若在0.15/KWh,制氫成本可與煤制氫相當。據李院士介紹,我國西南地區汛期大規模棄水電價甚至可以低于這個價格。另外,可再生能源制氫實現零碳排放過程,社會效益和生態效益巨大。 

  對于氫的儲存運輸難題,李院士團隊采用二氧化碳加氫制甲醇進行儲存,提出了太陽燃料、液態陽光的思路。蘭州新區液態太陽燃料項目2018年啟動,今年1月試車成功。李院士表示,該項目采用10MW光伏電解水制氫,采用電解水制氫裝置,單套規模達1000Nm3H2/h,利用新研發的電解水電極催化劑,能量效率達80%以上,綠氫與從化工企業收集來的二氧化碳進而合成甲醇。 

  太陽燃料甲醇使用廣泛,既是優良燃料,又可用作汽油替代燃料,也可用在鍋爐供熱。其質量儲氫密度可高達18.75%,且儲存和運輸安全。 

  與傳統加氫站不同,李院士提出,使用太陽燃料甲醇為氫源的加氫站新方案,新方案具有多重優點,可緩解高壓運輸、儲存和加氫中的安全問題,可實現二氧化碳回收和全流程清潔目標,還便于實現油、醇、氫共站的新局面。據李院士透露,太陽燃料甲醇加氫站已籌備在張家港進行示范工程,預計今年9月建成。 

 

  編輯:規劃戰略與信息中心 圖書館 

  信息來源:https//www.china5e.com/news/news-1098248-1.html 

 
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