福州練好“氫”功競逐萬億賽道

向海水直接要氫，向氫液化系統(tǒng)提供中國“心”……

福州練好“氫”功競逐萬億賽道

近期，國家能源局公布第三批能源領域首臺（套）重大技術(shù)裝備名單，福大紫金氫能科技股份有限公司研制的“10千瓦級‘氨-氫’燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)”成果上榜。

氫能被稱為“21世紀的終極能源”。根據(jù)國際氫能源委員會發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢調(diào)研報告》，2050年，全球氫能源需求將增至目前的10倍，全球氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過2.5萬億美元。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預計，至2025年，我國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達到1萬億元。

近年來，福州企業(yè)在制氫、儲氫、運氫、用氫為主的氫能產(chǎn)業(yè)鏈上發(fā)力，氫能技術(shù)頻“出圈”。得益于榕企的探索，福州正逐步構(gòu)建氫能“制備—存儲—運輸—加注—應用”全產(chǎn)業(yè)鏈，競逐氫能萬億賽道。

向海要氫升級設備

擬明年投用

今年5月，漂浮式海上制氫平臺“東福一號”“開”進福清興化灣，利用無淡化海水原位直接電解制氫原理與技術(shù)，在真實海洋環(huán)境下成功制備出氫氣，破解了海水電解制氫領域的近半個世紀難題，實現(xiàn)了把取之不盡的海水當純水一樣直接用于電解制氫。

“東福一號”是全球首套與可再生能源相結(jié)合的漂浮式海上制氫平臺，由中國工程院謝和平院士團隊與東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司（下稱東福研究院）聯(lián)合研制。

近日，東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司總經(jīng)理劉泰生向記者透露，升級版的無淡化海水直接電解制氫設備正在加速研發(fā)，預計明年投用。

劉泰生介紹，加氫站可以就地配套無淡化海水直接電解制氫設備，就近使用海水、自來水、生活污水作為制氫原料，利用谷值電力制取氫氣，并存儲到加氫站設計配備的儲氫裝置中供銷售。這種模式既省去昂貴且管制嚴格的運氫環(huán)節(jié)，也可大幅降低氫氣成本，提升氫能交通產(chǎn)業(yè)活力。

無淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)，還能應用于油田采油廢水、工業(yè)廢水、火電廠廢水、城市生活廢水等領域。今年10月，東福研究院牽手我國最大油氣田——長慶油田，把這種電解制氫技術(shù)應用于氣田采出水，將工業(yè)廢水轉(zhuǎn)化為氫氣。

向氫液化系統(tǒng)

提供中國“心”

近年來，伴隨氫能與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的興起，液氫相較于氣氫，在規(guī)模化發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的儲存、運輸中更具明顯優(yōu)勢。

液氫是由氫氣經(jīng)過降溫而得到的液體。液氫相較于氣氫，體積大大減少，不僅方便儲存和運輸，還能降低成本。但是，液氫溫度低至零下253攝氏度，對制冷技術(shù)要求極高。

榕企雪人股份突破技術(shù)壁壘，將壓縮機技術(shù)、制冷技術(shù)以及換熱技術(shù)延伸應用在液氫以及氫能裝備領域，自主研發(fā)出氫氣液化用大型氦氣噴油式螺桿壓縮機組，助力我國液氫高效儲運領域?qū)崿F(xiàn)重大技術(shù)突破。

那么，這套壓縮機組如何獲得液氫？雪人股份副總經(jīng)理兼董事會秘書王青龍介紹，簡單點說，就是先冷卻氦氣，把氦氣冷卻到低于氫氣的沸點，與氫氣進行換熱，將氫氣液化。

“氦氣壓縮機作為大型低溫系統(tǒng)的核心部件之一，相當于系統(tǒng)的心臟，其使用效率和壽命直接關(guān)系到整個大型低溫系統(tǒng)的運行成本以及穩(wěn)定性。”王青龍告訴記者，雪人股份該項目成果擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，整體技術(shù)達到國際領先水平，具有重要的社會效益和經(jīng)濟效益，市場應用前景廣闊。

載人航天與探月工程重大專項、超導托卡馬克（人造小太陽）等多項大科學工程必須在液氦、液氫級低溫環(huán)境下運行。氦氣壓縮機作為大型低溫系統(tǒng)的核心部件，是實現(xiàn)大科學裝置低溫環(huán)境的主要方式。目前，由雪人股份研制的多套液氫系統(tǒng)用壓縮機組產(chǎn)品服務于航空航天液氫領域，應用于國產(chǎn)的氫液化系統(tǒng)，實現(xiàn)噸級液氫的穩(wěn)定量產(chǎn)。

目前，福州市中景石化、久策氣體等企業(yè)可有效保障氫源供應，東方電氣、雪人股份等企業(yè)在核心零部件研發(fā)制造方面形成技術(shù)優(yōu)勢。

“氨-氫”轉(zhuǎn)換

打造多個全國首創(chuàng)

文章開頭提到的“10千瓦級‘氨-氫’燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)”有啥作用？福州大學化肥催化劑國家工程研究中心教授羅宇博士介紹，其以液氨作為高效儲氫載體，通過低溫氨熱催化分解轉(zhuǎn)化成氫氣，進而再通過燃料電池發(fā)電。

去年，由江莉龍研究員帶領的福州大學化肥催化劑國家工程研究中心研發(fā)團隊，首創(chuàng)了常壓低溫氨分解催化劑，并開發(fā)出“氨-氫”燃料電池系統(tǒng)。該技術(shù)解決了“氨-氫”能源轉(zhuǎn)換過程中關(guān)鍵科學技術(shù)難題，是處于國際領先的一項顛覆性關(guān)鍵技術(shù)。

目前，福大紫金氫能已開發(fā)出從3千瓦到百千瓦級的多系列“氨-氫”燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)，這個技術(shù)已處于初步商業(yè)化應用階段。例如，由福大紫金氫能開發(fā)的國內(nèi)首座3千瓦級“氨-氫”燃料電池發(fā)電站穩(wěn)定運行，為福建龍巖曹溪鎮(zhèn)一經(jīng)常性離網(wǎng)基站提供持續(xù)不間斷的電力保障。

氫能具有綠色、高效、無碳排放和應用范圍廣等優(yōu)點，但氫的運輸和存儲是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“痛點”，因此“氨”走入人們視野。“氨作為高效儲氫介質(zhì)，具有易液化儲運、安全性高和無碳排放等優(yōu)勢。‘氨-氫’燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)擁有存儲壓力小、發(fā)生火災危險性低、加注時間少等天然的優(yōu)勢。”羅宇教授介紹，這樣一來，還可以通過注入液態(tài)氨，來得到氫氣。在長樂的全國首座“氨現(xiàn)場制氫加氫一體站”便可以實現(xiàn)上述過程。該一體站于去年9月建成，氫燃料電池巴士不到10分鐘便完成氫氣充注。加滿氫后，巴士能行駛近400公里。

“氨-氫”轉(zhuǎn)化技術(shù)有很多應用前景。今年1月，福大紫金氫能和廈門金龍共同研發(fā)出全國首輛“氨-氫”燃料電池客車，實現(xiàn)氫能在汽車上的即產(chǎn)即用，具有“加注時間短、續(xù)航里程長、安全高效、節(jié)能環(huán)保”等多重優(yōu)點，為“氨-氫”能源在車用燃料電池領域的商業(yè)化推廣，提供了一條重要的技術(shù)路徑。

基于福州大學化肥催化劑國家工程研究中心研發(fā)的“低溫低壓合成氨”和“安全低溫氨分解”兩項核心催化技術(shù)，福大紫金氫能開發(fā)了氨現(xiàn)場制氫加氫站、分布式電站、移動電源、車用/船用動力及“氨-氫”燃燒內(nèi)燃機等終端產(chǎn)品，致力打通“氨-氫”能源產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，發(fā)展安全、高效、低成本的綠色用能新模式。（記者 梁凱鴻/文 受訪者供圖）