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傳統(tǒng)化工企業(yè)在燃料電池用氫新國標下的機遇與挑戰(zhàn)
日期：2019/7/4 20:32:53
行業(yè)背景
作為全球最大的產(chǎn)氫國，我國發(fā)展氫能源產(chǎn)業(yè)，有著得天獨厚的優(yōu)勢和刻不容緩的需求，我國的氫氣產(chǎn)量大、經(jīng)濟性好、分布廣，發(fā)展氫能源產(chǎn)業(yè)不但可以調(diào)整我國能源結(jié)構(gòu)，降低對石油進口的依賴，確保國家能源，還可以為建設(shè)綠色清潔的低碳社會，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展助力。
隨著氫能產(chǎn)業(yè)鏈中各項技術(shù)難點被相繼攻克，標準制定單位陸續(xù)發(fā)布氫能源相關(guān)的國家標準，氫能源產(chǎn)業(yè)正在從示范階段走向市場化。傳統(tǒng)化工企業(yè)作為氫氣的主要生產(chǎn)方和使用方，有大量的工業(yè)氫被低效的作為燃料燃燒，甚至直接馳放到大氣中。傳統(tǒng)化工企業(yè)如何參與到燃料電池汽車的燃料氫供應(yīng)鏈中來，是高效利用現(xiàn)有氫氣資源的新途徑。
1 工業(yè)氫與燃料電池用氫有何不同
工業(yè)氫的品質(zhì)要求和燃料氫有很大的不同，工業(yè)氫中高純氫的雜質(zhì)含量也不能滿足燃料氫要求，而燃料氫的氫氣純度甚至連純氫都算不上，工業(yè)氫關(guān)注的是氫氣的純度，燃料氫關(guān)注的是特定雜質(zhì)的含量。所以，工業(yè)氫不等于燃料氫。
2 如何將工業(yè)氫變?yōu)槿剂蠚?br />
工業(yè)氫產(chǎn)量大、經(jīng)濟性好、分布廣，正好可以解決目前燃料氫面臨的價格昂貴、運輸距離遠、儲運成本高的問題，問題在于，如何將工業(yè)氫轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂蠚洌瑵M足燃料氫對特定雜志苛刻的要求？
依托北京大學和清華大學雄厚的科研實力和產(chǎn)學研優(yōu)勢，佳安氫源針對燃料氫，研發(fā)出了“模塊化定向除雜（MDP-Modular Directional Purification）”技術(shù)，工業(yè)氫通過MDP純化后，可以完全滿足燃料氫品質(zhì)的要求，氫氣純度和各項雜質(zhì)含量符合GB/T 37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》，可廣泛應(yīng)用于氯堿化工、焦爐煤氣、芳烴重整、PDH、煤化工、MTO、合成氨等化工領(lǐng)域的富氫氣體。
圖3：模塊化定向除雜技術(shù)（MDP） 示意圖
“模塊化定向除雜（MDP）”技術(shù)是根據(jù)雜質(zhì)的組成種類進行定向分析，優(yōu)化選擇脫除材料和方法及雜質(zhì)的脫除順序。氫氣中的雜質(zhì)分為三大類：有機易吸附類（甲醛、甲酸、烴類）、無機易吸附類（NH3、H2S、SO2、鹵代物）、弱吸附類（O2、N2、CO、Ar），MDP技術(shù)好比一個醫(yī)生，首先對原料氫氣進行診斷，判斷出其中含有的雜質(zhì)種類及濃度，然后根據(jù)診斷結(jié)果選擇對應(yīng)的脫除方案。對于弱吸附類的每種雜質(zhì)都使用專用吸附劑對應(yīng)脫除，弱吸附類雜質(zhì)脫除后的氫氣中，O2含量小于1ppm，CO含量小于0.1ppm、N2含量小于10ppm，對于易吸附類雜質(zhì)，則是根據(jù)雜質(zhì)種類或者酸堿性選擇特定的吸附劑或者催化劑，達到優(yōu)化脫除。
MDP技術(shù)具有“兩低一高”的特點：純化后的氫氣有害雜質(zhì)含量低、純化成本低、氫氣收率高，特別適合將已經(jīng)通過PSA后達到99%純度的工業(yè)氫，進一步純化到燃料氫。
3 模塊化定向除雜技術(shù)有何優(yōu)勢
“模塊化定向除雜（MDP）”技術(shù)的誕生，將給氫能行業(yè)帶來巨大的變革，也給傳統(tǒng)化工企業(yè)參與到燃料氫的供應(yīng)鏈中創(chuàng)造了條件，同時為解決燃料電池汽車行業(yè)發(fā)展面臨的幾個主要問題提供了新的途徑：
1. 氫氣品質(zhì)不夠“高”：氫燃料電池對氫氣的要求非常高，“嬌貴”的氫燃料電池很容易因為氫氣中雜質(zhì)的存在導致性能下降甚至報廢。在氫源和終端應(yīng)用場合，通過MDP對氫氣中各種雜質(zhì)的定向脫除后，氫氣純度和各項雜質(zhì)含量符合GB/T37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料 氫氣》，氫氣的品質(zhì)不再是燃料電池汽車使用過程中需要時刻擔心的問題。
2. 氫氣價格不夠“低”：工業(yè)氫的來源主要分為工業(yè)制氫和伴生富氫。工業(yè)制氫是以滿足工業(yè)生產(chǎn)用氫為目的的氫氣制造，產(chǎn)量大且成本較低。在很多工業(yè)生產(chǎn)過程中，還會產(chǎn)生存在于尾氣和廢氣中的伴生富氫，這類氫氣或被作為燃料燃燒，或被低效利用，甚至被直接排放，通過MDP將伴生富氫純化后用于燃料電池汽車， 實現(xiàn)了“零碳制氫”、經(jīng)濟高效。利用MDP從工業(yè)氫中獲取合格的燃料氫，將大幅降低燃料電池汽車用氫的成本。
3. 氫源距離不夠“近”：MDP純化的廣泛適用性，使得更多的氫源可以應(yīng)用于燃料電池汽車，大大拓寬了燃料電池汽車獲取氫源的途徑。加氫站不再需要舍近求遠獲取高品質(zhì)的燃料電池汽車用氫，就近利用MDP純化后的多種氫源均能滿足燃料氫的品質(zhì)要求，大幅降低儲運成本。
“模塊化定向除雜（MDP）”技術(shù)的應(yīng)用，為氫燃料電池行業(yè)解決氫氣品質(zhì)、氫氣價格和氫氣儲運三大問題提供了新的途徑，讓燃料電池用氫變得安全、純凈、經(jīng)濟、多元，也為傳統(tǒng)化工企業(yè)實現(xiàn)氫的創(chuàng)新高效利用，參與到燃料氫的供應(yīng)鏈中創(chuàng)造了條件。