第二十四屆高交會專家孫琦：氫能是未來能源體系的支柱，制氫加氫一體化將成為主流-環球時訊

11月17日，俄羅斯工程院院士、俄羅斯自然科學院院士孫琦教授在第二十四屆中國國際高新技術成果交易會先進制造展暨2022新能源制造產業服務高峰論壇上發表了《能源革命形勢下氫能產業的挑戰和機遇》的主題演講，為雙碳背景下的氫能源關鍵技術的發展挑戰和投資機遇帶來了新的見解。 

技術創新是中國實現“碳中和”目標的核心動力

目前，全球處于第三次能源利用重大變革中。不同于第一二次能源革命的是，第三次能源革命的根本動力是溫室氣體過度排放導致全球變暖的災難性氣候，本質是CO2減排和零排放，即減少或完全取消化石能源 （石油， 煤和天然氣）的開采和使用。

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在這個全球大背景下，中國作為全球對煤炭和石油以來最大的國家，目前存在著能源對外依存度高，生態環境壓力、碳排放壓力大，能源發展模式粗放、創新不足等問題。雖然國內目前可再生能源發展迅速，但棄風、棄光、棄水電現象依然嚴重。

孫琦教授指出，在“碳中和”目標驅動下，中國將從能源革命、產業轉型和科技創新三個方向促進綠色轉型。其中，技術進步將是碳中和的核心驅動力。

氫能是未來能源體系的支柱之一

在尋求可再生能源時，儲能系統是必須考慮的選項。而在替代化石能源的可再生能源中，風能、太陽能、水電等可再生能源因為受天氣影響大，對電網沖擊大，浪費嚴重等問題難以進行普及。

而氫氣零污染、高效率、來源豐富、用途廣泛，氫能將成為各種能量形式之間轉化的最優良載體，將與電能一起成為未來能源體系的兩大支柱。整個氫能源產業也將孵化出超過千萬億的市場。

在氫能源產業鏈上，主要包括制氫、儲氫、運氫、加氫和用氫。由于整個產業都處于起步階段，還存在著不成熟、不便利、不經濟、不安全的問題。

在生產和供應模式上，主要的痛點集中在氫氣的制取和儲運方面。氫氣的制取有化石燃料制氫、電解水制氫、工業副產氫、甲醇/天然氣重整制氫等多種方式。而氫氣的運輸則需要集裝格或者長管拖車運至加氫站。這就意味著整個過程步驟多，能耗高，安全性差。

在成本方面，制氫運氫的整體成本占比較高。加氫站成本約占氫氣售價的1/3，儲存和運輸成本占氫氣售價的1/3。

氫能產業在儲運上的痛點難點意味著撬裝式•分布式•制氫加氫一體化氫模式是未來主流。制氫加氫用氫一體化可以提高能效，節約壓縮成本，避免氫氣壓縮，存儲，解壓過程，在特定應用中有極大優勢。

制氫加氫一體化氫模式將成為氫能產業主流

傳統的氫能產業是采取集中式供氫形式：在制氫工廠采用大規模生產裝置完成氫氣的生產，再加壓（20MPa）到長管拖車，或者低溫液化（-253℃）后采用低溫槽車運輸到加氫站，在加氫站進行釋氫，最后經過壓縮機增壓，加注到用氫車輛。

而制氫加氫一體化則是利用可直接在加氫站就地得到的原料，如甲醇、天然氣、水（電解）等作為能量載體，采用小型化裝置制氫，制取的氫氣直接提供給壓縮機，增壓、加注到用氫車輛。

孫琦教授介紹稱，在工藝原理上，制氫加氫一體化是“光能集熱-熔鹽儲能-熱泵管理-高純氫在線分析和智能反饋系統”技術集成。該技術采用了綠色原料，突破了傳統化石能源生產H2的方式；改變了儲運方式，解決H2儲運環節所遇到的成本和安全難題；實現了設備撬裝化，就地就近為用氫設施提供高純氫、即需即產即用。

在技術特性上，制氫加氫一體化將低溫高效銅基催化劑與列管式反應爐結合，實現了甲醇較低溫度的高效裂解反應，甲醇轉化率可達95%以上；運用了變壓吸附（簡稱PSA）技術，集成了CO2吸附系統，最終可使氫氣純度達到99.999%；整個系統高度自動化，通過HMI觸摸屏和遠程工作站可以實時監控設備運行，通過監測H2緩存罐的壓力，自動反饋到原料和反應器系統，決定進料量和運行負荷，并且在設備發生異常狀況時，可實現遠程安全停機。

目前，青島格赫維爾環保技術有限公司自行設計和建造了國內首套最大的500kg/d撬裝化制氫加氫一體化裝置，并完成調試和運行。該裝置將光能集熱系統、儲能系統、熱泵管理系統和高純氫在線分析系統耦合，形成一種更低功耗，更高效能的撬裝式”緑氫“制氫加氫一體化裝置。