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如何讓燃料電池用氫變得安全、純凈、經(jīng)濟(jì)、多元？
日期：2019/6/28 20:49:33
氫作為基礎(chǔ)化工原料，廣泛應(yīng)用于石化、煤化、日化、冶金、玻璃等主要工業(yè)行業(yè)，從國內(nèi)市場來看，根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書》的數(shù)據(jù)，2015年我國氫產(chǎn)量就達(dá)到2900萬噸，居世界各國之首。具體到燃料電池汽車行業(yè)，根據(jù)《中國燃料電池汽車發(fā)展路線圖》，到2030年我國燃料電池汽車將達(dá)到百萬輛的運(yùn)行規(guī)模，由此推算出燃料電池汽車全年的用氫量將達(dá)到60萬噸。由此可見，如果能將傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)中的氫用于燃料電池汽車，完全能夠解決燃料電池汽車的氫氣來源問題。
眾所周知，傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)中氫氣一般都經(jīng)過了變壓吸附（PSA）方式凈化得到所謂的工業(yè)氫，但一方面，工業(yè)氫是以滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求為目標(biāo)的，吸附劑種類及用量的選擇和變壓吸附凈化系統(tǒng)的設(shè)計要綜合考慮工藝需求指標(biāo)、收率以及投資運(yùn)行成本，對于雜質(zhì)的脫除不夠全面，對惰性雜質(zhì)N2、O2、CH4限制不嚴(yán)格，脫除深度不能滿足燃料電池汽車用氫的要求；另一方面，工業(yè)行業(yè)中氫氣所含雜質(zhì)種類復(fù)雜，根據(jù)原料氣源的不同，雜質(zhì)含量也有很大區(qū)別，特別對于一些弱吸附雜質(zhì)（如N2、Ar、O2、CO），常規(guī)變壓吸附無法很好的脫除。基于兩方面原因，目前的最大難點在于如何將工業(yè)氫經(jīng)濟(jì)的純化后，滿足燃料電池汽車用氫品質(zhì)的要求。
依托北京大學(xué)和清華大學(xué)雄厚的科研實力和產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢，佳安氫源針對燃料電池汽車用氫，研發(fā)出了“模塊化定向除雜技術(shù)”（MDP Modular Directional Purification），工業(yè)氫通過MDP純化后，可以完全滿足燃料電池汽車用氫品質(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》。
“模塊化定向除雜技術(shù)”（MDP Modular Directional Purification）是根據(jù)雜質(zhì)的組成種類進(jìn)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(jī)易吸附類（甲醛、甲酸、烴類）、無機(jī)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(jìn)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(dá)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，特別適合氫燃料電池行業(yè)對氫氣的使用要求。
“模塊化定向除雜技術(shù)”（MDP Modular Directional Purification）的誕生，將給氫能行業(yè)帶來巨大的變革，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(dǎo)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/T 37244-2018《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(dān)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(jì)高效。利用MDP從工業(yè)氫中獲取合格的燃料電池汽車用氫，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(yuǎn)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電池汽車用氫品質(zhì)要求，大幅降低儲運(yùn)成本。
“模塊化定向除雜”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(yùn)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(jì)、多元。
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