用甲醇作氢气载体拉开氢能产业化序幕

刘科　澳大利亚国家工程院外籍院士

　　当前，氢能正赶上前所未有的发展势头，逐渐成为清洁、安全的未来能源的重要组成部分。

　　早在20多年前，我在美国联合技术公司（UTC Fuel Cell）工作时，就带领UTC、尼桑和壳牌石油三大跨国公司的工程师团队，耗资近一亿美元研发经费，做出了全球第一辆“车载汽油制氢的燃料电池汽车”。

　　尽管氢能目前很热，但氢气并不适合做能源载体。

　　一是因为氢气是世界上体积能量密度最小的物质，只有靠压缩才能提高能量密度。加氢站把氢气压缩到350公斤或700公斤的高压储罐里；这么高压力的车载储氢罐，因钢材太重，只好用碳纤维，而碳纤维价格很高；并且在压缩氢气的过程中，本身就会损耗很多能量。

　　二是因为氢气是最小的分子，是最容易泄漏的气体。多年来，大多数炼油厂事故都是源于氢气泄漏。

　　三是因为氢气是爆炸范围最广、扩散最快的气体。在露天情况下，氢气泄漏问题不大，一旦泄漏就会冲上天。但在封闭空间，它会迅速扩散、爆炸；目前国内规定大型高压储氢罐车不允许过隧道，就是担心在隧道内泄漏爆炸。因此，对于北上广深这种大量汽车停在地下停车库封闭空间的城市来说，罐装氢气不适合成为广泛使用的能源。

　　四是建加氢站也有困难。因为氢气的易燃易爆特性，加氢站在设计的时候要有一个安全距离，它要求在一定的范围内不能有居民楼。以深圳为例，在市里建一个日供300辆左右燃料电池汽车的加氢站约需6~8亩地，而深圳1亩地约1亿元，一个加氢站，仅地价就6亿至8亿元，根本就不划算。如果把加氢站建在郊区，也没有多少人来回跑那么远去加氢。

　　不过，随着“页岩气革命”的到来，这一切都发生了改变。

　　页岩气革命前，美国的天然气最高曾达17美元每百万英热单位，“页岩气革命”的到来使其迅速下跌至1.5美元每百万英热单位，现在平衡到2.5～3美元左右。而且，由页岩气革命探明的全世界天然气储量，200年也用不完。

　　天然气是制备甲醇最好的原料，比煤制甲醇更便宜。全世界有200年用不完的天然气，也就意味着有200年用不完的甲醇。我们可以就地把天然气转化成甲醇，在天然气便宜的地方，甲醇每吨成本不到750元。

　　从运输方面来讲，与固体、气体相比，液体燃料当属首选。因为，在陆地上可以用管道运输，即使跨海输送，成本也很低，而且还可以在储罐里长期储存。比如，海运一船汽油从休斯敦到大连港，售价为7元一升，运费每升不到0.07元。

　　从另一方面来说，甲醇在线重整制氢的难度要比汽油在线转化制氢的难度小得多。因为汽油转化温度为850℃，甲醇只有300℃多，并且甲醇中没有硫，比汽油干净得多。

　　十几年前，我们就实现了汽油在线转化制氢技术，现在没有理由做不成甲醇在线转化制氢技术。

　　这几年，我们与一些企业合作，在劣质煤制甲醇、甲醇制氢等方面取得了很大的进步，用甲醇作为氢气的载体，储运成本大降，和燃料电池结合大有可为。（本报记者王之康采访整理）