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储藏技术促使氢燃料跨国运输或成现实

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  作为用于燃料电池车的燃料,日本一直将国内炼油厂和钢铁厂制造的氢气视为有力候选。但随着储藏和运输技术的进步,在海外生产氢气也将成为一个重要选项。

  OFweek节能网讯:作为用于燃料电池车的燃料,日本一直将国内炼油厂和钢铁厂制造的氢气视为有力候选。但随着储藏和运输技术的进步,在海外生产氢气也将成为一个重要选项。

  安倍政权列入发展战略的燃料电池车预定于2015年投放市场。为此,氢气制造和供应设备等基础设施的技术开发正在加速。

  日本吉坤日矿日石能源公司为燃料电池车使用的高纯度氢气开发出了新型提纯技术。这项技术通过组合使用含有钯成分、只能透过氢气的分离膜与吸附并去除二氧化碳的分离膜,可从混合气体中提取高纯度氢气。与过去的技术相比,氢气回收率可提高2成,使制造成本压缩约1成。

  为了实现氢社会,石油批发企业对于氢气供应的商业化最为积极。这是因为炼油厂拥有大规模的氢气制造能力。日本石油能源技术中心7月公布的推测显示,以日本国内炼油厂的生产能力,一年可向燃料电池车等供应氢气43亿立方米(常温常压)。

  剩余的氢气产能

  炼油厂制造的氢气分为2种。一种是在使用原油蒸馏而成的石脑油制造汽油的过程中产生的副产气体。年产量达年85亿立方米。

  但这种副产气体不会向外部供应。因为炼油厂中的脱硫等工艺需要比副产量更多的氢气。

  因此,炼油厂购置了大型氢气制造装置。以轻质石脑油等为原料制造氢气。日本所有炼油厂的总计年产能高达100亿立方米。

  然而,随着制造技术的进步和汽油需求的减少,脱硫所需的氢气大量减少。现在,氢气的实际产量为57亿立方米。也就是说,有43亿立方米生产余力。这刚好是石油能源技术中心公布的“可供应氢气量”。燃料电池车使用1立方米氢气大约可行驶10公里。如果把1年行驶1.2万公里作为标准情况,那么,如果剩余的氢气制造装置满负荷运转,大约可以满足360万辆燃料电池车的燃料需求。

  除了炼油厂之外,钢铁厂也大量制造氢气。干馏煤炭时产生的焦炉煤气中含有55%左右的氢气,全国生成的氢气副产品多达50亿立方米。再加上石油化学、制碱工业的副产量,能够调配给燃料电池车等使用的氢气有一百几十亿立方米之多。

  日本政府着眼于丰富的副产氢气和氢气生产设备的剩余能力,描绘出了氢社会蓝图。但现实情况似不会完全按照蓝图发展。岩谷产业公司氢气部部长上田恭久认为:“政府的目标是在2025年(燃料电池车保有量)达到200万辆,到那时,单靠国内的氢气无法满足燃料需求。”

  其理由是,副产氢气并不是全部用作燃料电池车的燃料。现在,剩余的副产氢气部分供作工业气体等,但大部分是作为能源在公司内部消费。钢铁等企业如果对外销售氢气,就必须另行采购自己需要的能源。就目前的情况而言,当燃料电池车进入普及期,氢燃料需要以能够与汽油竞争的价格供应时,供应氢气能否成为一项业务还很难说。而且,氢燃料的提纯需要追加成本。因此企业很可能会作出“自行消费更合理”的判断。

  剩余的氢气产能

  炼油厂制造的氢气分为2种。一种是在使用原油蒸馏而成的石脑油制造汽油的过程中产生的副产气体。年产量达年85亿立方米。

  但这种副产气体不会向外部供应。因为炼油厂中的脱硫等工艺需要比副产量更多的氢气。

  因此,炼油厂购置了大型氢气制造装置。以轻质石脑油等为原料制造氢气。日本所有炼油厂的总计年产能高达100亿立方米。

  然而,随着制造技术的进步和汽油需求的减少,脱硫所需的氢气大量减少。现在,氢气的实际产量为57亿立方米。也就是说,有43亿立方米生产余力。这刚好是石油能源技术中心公布的“可供应氢气量”。燃料电池车使用1立方米氢气大约可行驶10公里。如果把1年行驶1.2万公里作为标准情况,那么,如果剩余的氢气制造装置满负荷运转,大约可以满足360万辆燃料电池车的燃料需求。

  除了炼油厂之外,钢铁厂也大量制造氢气。干馏煤炭时产生的焦炉煤气中含有55%左右的氢气,全国生成的氢气副产品多达50亿立方米。再加上石油化学、制碱工业的副产量,能够调配给燃料电池车等使用的氢气有一百几十亿立方米之多。

  日本政府着眼于丰富的副产氢气和氢气生产设备的剩余能力,描绘出了氢社会蓝图。但现实情况似不会完全按照蓝图发展。岩谷产业公司氢气部部长上田恭久认为:“政府的目标是在2025年(燃料电池车保有量)达到200万辆,到那时,单靠国内的氢气无法满足燃料需求。”

  其理由是,副产氢气并不是全部用作燃料电池车的燃料。现在,剩余的副产氢气部分供作工业气体等,但大部分是作为能源在公司内部消费。钢铁等企业如果对外销售氢气,就必须另行采购自己需要的能源。就目前的情况而言,当燃料电池车进入普及期,氢燃料需要以能够与汽油竞争的价格供应时,供应氢气能否成为一项业务还很难说。而且,氢燃料的提纯需要追加成本。因此企业很可能会作出“自行消费更合理”的判断。

  

 

  出于以上观点,大型设备企业日本千代田化工建设公司开发的在液体化学物质中贮氢的技术受到了关注。

  氢气与甲苯反应后会生成名为甲基环己烷(MCH)的液态化学物质。千代田化工在全球率先开发出了使用1纳米以下的铂微粒催化剂,从甲基环己烷中提取氢气的技术。氢气的液化需要零下253℃的极低温冷却,而甲基环己烷能够在常温常压下储藏、运输,体积只有氢气的500分之1。

  千代田化工的构想是,利用中东等气田地区出产的天然气制造氢气,并在当地将氢气制成甲基环己烷,再利用化学品船运送到日本,然后供应氢气。关于这样做的理由,总工程师冈田佳巳说:“如果是在气田近在咫尺的原产国,当地天然气采购价格只是日本进口液化天然气的10分之1。”

  氢气应在海外生产还有另一个重要的理由。

  实际上,如果以化石燃料为原料,在生产氢气的同时,还会产生大量二氧化碳。即便是发生量最少的天然气(甲烷),制造1立方米氢气也要排放0.9公斤的二氧化碳。日本汽车研究所的调查显示,如果把燃料的制造工序包含在内,燃料电池车的二氧化碳排放量与汽油混合动力车相当。

  

 

  氢社会和燃料电池车的构想原本是为了遏制二氧化碳排放。如果以化石燃料为原料,只有同时采取捕集发生的二氧化碳并将之封存到地下的“二氧化碳捕获和封存”(CCS)等对策,氢气才称得上是“清洁燃料”。但实际情况是,适合进行封存的地方是油田、气田等原料产地,而这些产地大都在海外。

  德国已经成立了国家项目,研究在使用氢气的同时,把产生的二氧化碳作为化学原料加以活用。如要实现氢社会,就需要开展二氧化碳捕获和封存及充分利用二氧化碳的相关研究。