氫氣提純方案要因地制宜
隆眾資訊4月24日報道:3月23日,國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》(以下簡稱“《規(guī)劃》”)?!兑?guī)劃》中提出,初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系;燃料電池車輛保有量約5萬輛,部署建設(shè)一批加氫站;可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年,成為新增氫能消費的重要組成部分,實現(xiàn)二氧化碳減排100-200萬噸/年。
在氫能供應(yīng)方面,2021年我國氫氣產(chǎn)量約3300萬噸,居全球第一,氫氣作為基礎(chǔ)性的工業(yè)原料,廣泛用于化工、電力、電子等行業(yè)中。其中,工業(yè)副產(chǎn)氫的體量很大,分布廣泛且經(jīng)濟性較好,我國在氫氣供應(yīng)方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。
但工業(yè)氫氣和燃料氫氣的要求完全不同,需要跳出傳統(tǒng)工業(yè)提氫的工藝限制,采用專有的方法來解決燃料氫氣中如CO、硫的深度脫除難題,燃料氫氣的特殊要求和問題,需要專門的裝置來做專門的處理,打破工業(yè)氫氣和燃料氫氣之間的技術(shù)壁壘。
對于氫燃料電池來說,使用氫氣的品質(zhì)有著較高的要求,這種高要求不單是指氫氣的純度,即使是達到99.999%純度的氫氣,如果CO、硫、鹵化物等雜質(zhì)的含量超標,依然會對燃料電池造成不可逆的損害,大大影響其使用壽命。如何在高純氫氣中有效去除一氧化碳和硫化物等燃料電池敏感易中毒的雜質(zhì),達到GB/T37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》就顯得尤為關(guān)鍵,佳安氫源根據(jù)因地制宜的氫氣分類提供相對應(yīng)的解決方案。
1、電解水制氫
電解水制氫分為綠電制氫和傳統(tǒng)能源發(fā)電制氫,其中綠電制氫主要分布在可再生能源資源豐富的地區(qū)。電解水制氫主要有4種技術(shù)路線:堿性電解水制氫(AEL)、質(zhì)子交換膜(PEM)、固體氧化物(SOEC)、陰離子交換膜(AEM)電解,其中AEM和SOEC還未形成商業(yè)化。電解水制氫產(chǎn)出氫氣主要雜質(zhì)為飽和水和氧氣。佳安氫源解決低成本高效率脫除水和氧,使氫氣達到燃料電池用氫標準。
2、煤制氫和天然氣制氫
在我國,煤制氫和天然氣制氫是主要的制氫方式,這些制備的氫氣一般通過傳統(tǒng)的變壓吸附提請工藝,得到不同純度和要求的工業(yè)氫氣,匹配工業(yè)中不同的使用場景,因執(zhí)行標準和要求不同,絕大部分的工業(yè)氫氣不能達到燃料電池汽車用氫的要求。
天然氣制氫中的甲烷水蒸氣重整(SMR)是國際上主要的制氫技術(shù)。目前我國天然氣資源總量不足且分布不均,一定程度上限制了天然氣制氫在我國的發(fā)展。煤制氫技術(shù)商業(yè)化成熟并且具有明顯成本優(yōu)勢,適合大規(guī)模制氫,且我國煤炭資源豐富,煤炭資源主要是西多東少、北富南貧。內(nèi)蒙古、山西、陜西原煤產(chǎn)量領(lǐng)先,煤價也相對偏低。
工業(yè)行業(yè)中氫氣所含雜質(zhì)種類復(fù)雜,根據(jù)原料氣來源的不同,雜質(zhì)種類和含量也有很大區(qū)別,需采用專有的方法來解決燃料氫氣中如CO、硫等雜質(zhì)的深度脫除,將工業(yè)氫中一些弱吸附類雜質(zhì)經(jīng)濟的深度純化后,可滿足燃料電池汽車用氫品質(zhì)的要求。
3、焦爐煤氣和氯堿化工的副產(chǎn)氫
中國是全球最大的焦炭生產(chǎn)國,焦爐煤氣是煉焦過程中副產(chǎn)的一種可燃性氣體,是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。在氯堿化工中氫氣作為副產(chǎn)物,一般用于合成鹽酸和生產(chǎn)PVC,剩余的氫氣可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。
焦化和氯堿工業(yè)分布廣泛,且在經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)有相當?shù)漠a(chǎn)業(yè)規(guī)模,靠近下游消費市場,可以充分提高氫能的利用效率,降低儲運成本。
然而,這兩種副產(chǎn)氣雜質(zhì)較復(fù)雜,特別是焦爐氣的組分中含有的CO、硫化物對燃料電池影響較大,而氯堿化工副產(chǎn)氫中的鹵化物對燃料電池同樣有毒化作用,須在氫氣的提純和深度凈化工藝上加以特別重視。
目前,工業(yè)副產(chǎn)氫尚未充分發(fā)揮其最大的經(jīng)濟價值,存在低效利用的現(xiàn)象。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,工業(yè)副產(chǎn)氫經(jīng)濟、低碳、分布廣泛的優(yōu)勢將在一定程度上助力氫能行業(yè)早日實現(xiàn)商業(yè)化和市場化。
4、生物質(zhì)制氫
一般條件下,生物質(zhì)主要是指農(nóng)作物秸稈、鋸末、有機肥或填埋垃圾等。原料來源廣、總量充足,技術(shù)尚未商業(yè)化。目前氣化制氫和熱解制氫兩種技術(shù)路線研究較多,光合制氫或發(fā)酵制氫也具有較大潛力。氣化和裂解是將固體或液體生物質(zhì)置于1000攝氏度左右的高溫密閉環(huán)境中,將其轉(zhuǎn)化為合成氣,通過脫除其中CH4、H20、N2、CO2、CO及各種大分子顆粒物等雜質(zhì),可獲得其中的氫氣。
最后、積極響應(yīng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系,佳安氫源的技術(shù)團隊基于四十多年的材料研發(fā)積累和二十多年氣體處理技術(shù)積累,自主研發(fā)了MDP模塊化定向除雜技術(shù),針對來源不同、氫氣中雜質(zhì)種類和含量不同、需求不同,匹配不同的除雜模塊,保障產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定、效率高經(jīng)濟性好。
佳安氫源面向氫能源領(lǐng)域,利用核心技術(shù)研發(fā)和工藝積累,助力氫能行業(yè)綠色、低碳、快速發(fā)展,并擴展更多應(yīng)用領(lǐng)域,利用自身基礎(chǔ)材料研發(fā)能力,愿成為傳統(tǒng)工業(yè)與氫能產(chǎn)業(yè)的紐帶,實現(xiàn)更大的社會效益。
來源:佳安氫源