氫儲運環(huán)節(jié)成本高達(dá)30%? 萬億產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問題待解，有機(jī)液儲運氫成新風(fēng)口

每經(jīng)記者 黃辛旭    每經(jīng)編輯 裴健如

氫能源產(chǎn)業(yè)熱度仍在攀升。 

日前，工信部等七部門印發(fā)的《汽車行業(yè)穩(wěn)增長工作方案 (2023-2024年)》提到，“支持?jǐn)U大新能源汽車消費；深入推進(jìn)燃料電池汽車示范穩(wěn)步提升燃料電池汽車應(yīng)用規(guī)模；完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運營；鼓勵地方加快氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動中遠(yuǎn)途、中重型燃料電池商用車示范應(yīng)用。”

實際上，業(yè)內(nèi)對氫能的前景一直保持積極預(yù)判。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，2026~2035年，我國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值可達(dá)5萬億元，2050年氫能將占我國能源比重的10%以上。

企查查數(shù)據(jù)顯示，目前與“氫能”有關(guān)的企業(yè)約為4501家。進(jìn)入2023年，氫能開始“狂飆”，近半年來，新增氫能企業(yè)達(dá)到432家。氫能也成為資本市場的新寵，今年1月，“氫燃料電池第一股”億華通成功登陸港股。目前，國鴻氫能、捷氫科技、國富氫能等多家氫能公司也在排隊IPO。 

圖片來源：每經(jīng)記者 黃辛旭 攝

但一直以來，制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題也十分明顯。“我國氫能在地理分布位置上供應(yīng)與負(fù)荷呈逆向分布，氫氣資源‘西富東貧，北多南少’，而在需求上恰好相反，因此氫氣的儲運技術(shù)顯得至關(guān)重要。儲運氫環(huán)節(jié)難度大，這已經(jīng)成為制約氫能行業(yè)發(fā)展的瓶頸。”中氫源安首席營銷官劉旭表示。

國信證券研報數(shù)據(jù)顯示，氫氣儲運環(huán)節(jié)成本約占產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)的30%~40%。

目前來看，氫能儲運技術(shù)路線主要有高壓氣態(tài)儲運、低溫液態(tài)儲運、固態(tài)儲運和有機(jī)液態(tài)儲運等幾種方式。其中，高壓氣態(tài)儲運氫能的方式憑借著技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢是當(dāng)前應(yīng)用較多的方式。但是考慮到?；穼傩约斑\輸成本問題，高壓氣態(tài)儲運氫一般更適合短距離運輸。此外，正是由于高壓氣態(tài)儲運氫的?；穼傩?，加氫站的審批等流程也頗為復(fù)雜，這在一定程度上制約了氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

值得一提的是，有機(jī)液態(tài)儲運氫已被認(rèn)為是最具前景的氫能儲運技術(shù)之一。國信證券研報稱，有機(jī)液態(tài)儲運氫技術(shù)憑借儲氫量大，儲運、維保安全方便且可多次循環(huán)使用的特點，特別適用于跨季節(jié)儲存以及大規(guī)模、長距離運輸。

從技術(shù)原理來看，有機(jī)液儲放氫是借助某些烯烴、炔烴或芳香烴等有機(jī)液儲氫載體和氫的一對可逆反應(yīng)來實現(xiàn)加氫和放氫。

目前，在國外市場，德國Hydrogenious Technologies公司開發(fā)的基于二芐基甲苯為儲氫載體的氫儲存系統(tǒng)和氫釋放系統(tǒng)示范裝置已經(jīng)在多國落地應(yīng)用，并且已經(jīng)完成了航運距離超過1.2萬公里的氫能運輸。在國內(nèi)市場，有機(jī)液態(tài)儲運氫能也正在興起。

“我們對比了多種有機(jī)液體儲放氫介質(zhì)材料，基于二芐基甲苯的儲放氫材料，在化學(xué)性質(zhì)上屬于非危化品，無毒無害無腐蝕、不易燃不易爆，安全性有保證。此外，它們在經(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)勢也十分明顯，二芐基甲苯本身是一種高穩(wěn)定性的商用導(dǎo)熱油，生產(chǎn)技術(shù)成熟，價格低廉，這非常有利于二芐基甲苯儲氫材料的商業(yè)化應(yīng)用。”華東理工大學(xué)化工學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、中氫源安首席科學(xué)家李平談到了選擇二芐基甲苯作為儲氫材料的原因。

中氫源安技術(shù)總監(jiān)于飛進(jìn)一步談到，有機(jī)液可以常溫常壓儲存，沸點高不易揮發(fā)，這使得它應(yīng)用時安全、便捷、損耗少。“利用有機(jī)液儲運氫的脫氫過程需要有兩個關(guān)鍵的要素：第一，一定要有催化劑存在的條件下，氫氣才能釋放出來；第二還要在合適的溫度下，含氫有機(jī)液才可以脫氫。所以，在有機(jī)液儲運氫的過程中相當(dāng)于上了兩把安全鎖。”于飛說。

但是，在氫能液態(tài)儲運的過程中，脫氫能耗大、反應(yīng)速率慢一直是行業(yè)中頭疼的問題，如何研制高效低成本的催化劑是一項重大挑戰(zhàn)。

圖片來源：視覺中國

“脫氫催化劑一般會使用貴金屬作為活性成分，考慮到脫氫過程難度較大，因此最初設(shè)計制備催化劑的時候，采用的貴金屬用量較多，催化劑的原料成本就比較高。后來我們主攻降低貴金屬用量?，F(xiàn)在我們研發(fā)的催化劑中貴金屬含量已降至上一代催化劑的10%，但在相同溫度下，新一代催化劑的脫氫速率反而提升了2倍以上。”據(jù)李平透露，催化劑的問題已經(jīng)得到了有效解決。

此外，在加氫站供氫方面，和高壓加氫站內(nèi)規(guī)?；瘍\氫相比較，有機(jī)液儲運氫技術(shù)具有投資強(qiáng)度低、供氫成本低、建設(shè)面積小、審批難度小等優(yōu)勢，這將大幅助力加氫站的建設(shè)推廣。

從實際的落地情況來看，和國外相比，國內(nèi)有機(jī)液儲運氫技術(shù)起步稍晚，目前多處于示范階段為主。隨著有機(jī)液儲運氫技術(shù)逐步開始進(jìn)入應(yīng)用階段，不少觀點認(rèn)為，該技術(shù)有望成為打破氫能儲運技術(shù)與成本瓶頸的重要解決方案之一，有助于拓展氫能多元化的應(yīng)用場景，并大幅降低用能成本。