锦囊妙药:为实现清洁电力非“醇”莫属!

广东合即得

在石油日趋短缺,环境严重污染,高油价给我国正常的生产和生活秩序带来严重影响的形势下,发展水氢燃料电池来减缓能源压力,促进环境保护成为一条可以预见的道路。而电力行业,与普通百姓的日常生活有着非常紧密的联系,同时又是作为能耗大户和污染大户在一直困扰着我们,因此使用水氢燃料电池作为清洁电力以改善这种状况势在必行。因此需求水氢燃料电池应运而生。

氢能是地球上最清洁的能源,而氢能大规模进入市场的主要障碍之一是包括生产、运输和存储在内的供氢基础设施的缺乏,也就是氢产业链上游和中游的完善度不足。就目前技术发展程度而言,氢的交货成本远大于等能量水平下的汽柴油成本,而其中氢的运输成本在交货成本中占约6%左右。

根据日本经济产业省的统计分析,2014年日本氢气售价的构成主要由氢气原材料、氢气的生产运输成本、加氢站的固定和可变成本以及加氢站运营维护几个部分组成。其中涉及到氢气的制备和储运的成本占38%。而对比看来,汽油售价的重要组成部分则是汽油的消费税。

锦囊妙药:为实现清洁电力非“醇”莫属!

为解决氢气的制、存、运等问题,广东合即得董事长向华提出“醇汇”概念,依托诺贝尔奖得主乔治-奥拉的“甲醇经济”理论,以“醇”为能源载体,进行多种能源形式的转换。当某种形式的能源丰富时,可以将其变成“醇”,当需要热能或电能等能源时,再将“醇”变成相应的能源。并已经研发出甲醇清洁新能源水氢燃料电池,目前的技术水平在世界位列前茅,已抢先发展可以树立自己的行业标准和知识产权,该水氢燃料电池无污染物排放,排放产物只有水和近零的CO2,为中国清洁电力实现“弯道超车”,让污染渐行渐远。

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水氢燃料电池是一种将化学能直接转换为电能的装置,是采用催化重整及纯化多项技术从醇水中获得高纯氢,通过质子膜系统产生电、热等多种能源的装置。该设备是甲醇水蒸汽重整制氢和质子膜发电双系统的整合体,实现了在同一设备中可移动即时制氢和发电,无需存储氢气。从某种意义上来说,水氢燃料电池更可以被称之为一个小发电厂。

甲醇作为能源的存储和运输很简单

石油、阳光等自然界原本存在的能源被称为“一次能源”。与此相对,将一次性能源变为我们方便使用的能源就叫“二次能源”。二次能源的代表即电力。而根据这种分类,甲醇也属于二次能源。所以说,电力与甲醇属于“同类”。

由于电力可以随意使用,所以它成为了转动现代文明各种机器的能量源,这一点今后也不会改变。但是,电力也有弱项。其中之一是“存储”。要将电力原样储存,这几乎是做不到的。也许你会想,蓄电池不就是储存电力的工具吗?实际上,蓄电池并没有保持电力的原样,而是把它转变为蓄电池内物质的化学能形式来储存的。使用蓄电池时,化学能会转变为电力(发电)。而且,遗憾的是,蓄电池中储存的化学能数量不多。为此,要存储大量的能源,需要的蓄电池数量非常庞大。

从运输的角度来看,如果准备好电线,电力输送很简单,但是输电损耗(电力转化为热量损失掉)无法避免。距离越长,输电损耗越大。而甲醇可以进行长距离输送(不过输送也需要能源)。

现在绝大部分电力来源于火力发电,但现实是,在火力发电过程中,化石燃料原本所拥有的能量一半以上转化为热量而散失。热量会在现场慢慢散失掉,所以难以运送到距离远的能源消耗地。另一方面,如果用甲醇重整制氢进行燃料电池发电,不仅可以在各个家庭等能源消费地发电,而且能当场使用同时产生的热量。这一点也是使用甲醇这种二次能源的有利之处。

另外,在此要强调我们并非在谈论电力与甲醇何者更出色。电力有电力的优势,甲醇有甲醇的好处。在明确这一点的基础上将二者有效结合才是最重要的。

电力与甲醇的比较

下图上半部分为电力,下半部分为甲醇,分别描述了它们各自作为二次能源的特征。

电力的使用

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如果将一次性能源转化为电力使用,发电过程中约60%的能量会以热量的形式损失。但近年来,火力发电站的效率有所提升,有些发电站的损失可以降低至40%左右。

输电时,会有一部分电力转化为热量散失(在日本,平均损耗率为5%)。

甲醇的使用

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将一次性能源转化为甲醇使用时,可以将其储存到设备内。根据需要将甲醇运送到能源消费的现场,供各个家庭的水氢燃料电池使用等。使用水氢燃料电池产生的电力和发电过程中产生的热量都可当场使用,以此可以实现能源的有效利用。

氢能社会

真正意义上的氢能社会,其本义是使用新开发的能源,所以这些氢在一定程度上发挥了“能源代替”的作用。我们的目标是大量生产二氧化碳排放量为零的氢。水氢燃料电池工作中排放的二氧化碳仅为内燃机的1/3,且其原料甲醇在制备过程中需要利用二氧化碳,因此水氢发电机在理论上形成了一个二氧化碳排放到吸收的循环系统。这样,我们才是真正意义上实现氢社会。

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另外,目前全国建成并投入运营的甲醇燃料生产中心有30多座,具备1000万吨/年甲醇燃料的生产能力。在建的甲醇燃料项目20多个,建成达产后甲醇燃料产能将达到2000万吨,基本能够满足现阶段全国的产业化运营。

不久的将来能否顺利进入氢能社会,目前尚不可知。前方的道路充满曲折。但即便如此,未来能够实现可持续能源供给,同时可以降低环境负担,而且能够较早突破技术难关的现实方法,现在看来,似乎非“醇”莫属。

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