國際氫能展獲悉，發(fā)展氫能是實(shí)現碳中和的重要途徑已經(jīng)成為各界共識，但我國目前的氫能發(fā)展進(jìn)展不盡如人意，擴展新思路是必由之路。清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強在10月12日于濟南舉辦的第二屆“能源?化工齊魯高質(zhì)量發(fā)展大會(huì )”提到金屬熱化學(xué)制氫可破解這一難題。

儲氫、運氫是目前氫能產(chǎn)業(yè)鏈的痛點(diǎn)。因綠氫需求與產(chǎn)地的地理分布錯位，導致了“北氫南運”和“西氫東運”的現象，增加了運輸成本和供應難度。同時(shí)，也因為氫作為一種無(wú)碳能源，具有易燃易爆、體積比能量小、易泄漏等特點(diǎn)，給氫儲存和運輸帶來(lái)技術(shù)難題，增加了產(chǎn)業(yè)鏈的復雜性和成本。因而，新的儲氫技術(shù)也就備受關(guān)注。

毛宗強談到從能量角度來(lái)看，制氫的方式有很多種，比如煤、石油、天然氣能直接制氫，或通過(guò)可再生能源轉化為熱能和電能進(jìn)而制氫等等。

金屬水蒸氣熱化制氫其歷史可追溯到20世紀70年代，它是一種利用金屬與水蒸氣在高溫下發(fā)生化學(xué)反應制取氫氣的技術(shù)，常用的金屬有鋁、鋅、鎂、鐵等。早在1940年代，美國就開(kāi)始研究金屬-水反應產(chǎn)生氫氣，但其經(jīng)濟性較差，所以金屬水蒸氣熱化制氫一直沒(méi)有得到有效發(fā)展。以鋁水蒸氣制氫為例，9公斤金屬鋁僅能生產(chǎn)1公斤氫氣，這主要是因為在生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物Al(OH)?會(huì )在A(yíng)l表面形成膜，阻礙了金屬鋁水解反應發(fā)生。所以怎樣去除Al(OH)?，膜至關(guān)重要。

毛宗強團隊經(jīng)過(guò)多年研究發(fā)現，將25克金屬狀物和10千克水蒸汽(160攝氏度飽和水蒸氣)進(jìn)行反應，并定時(shí)取樣，發(fā)現25克金屬樣品能夠穩定地產(chǎn)生360.29克氫，相當9克鋁制得130克氫氣，為常規鋁水制氫的近130倍，且試驗結果顯示氫氣純度大于94.4%，水蒸氣為5.55%。

團隊與中石油渤海石油裝備制造有限公司聯(lián)合進(jìn)行了中試實(shí)驗，自主研發(fā)了金屬裂解水蒸氣制綠氫裝置，單臺設備產(chǎn)氫量達350立方米/小時(shí)，反應條件為160℃、0.65MPa水蒸氣。并在遼河熱采機械公司完成制造及調試，實(shí)現了綠氫制備、摻氫燃燒以及純氫燃燒的全程穩定運行，再次驗證高溫下金屬熱化學(xué)裂解制氫具有可行性。

綜合計算，金屬水蒸氣制氫具有很大的成本優(yōu)勢及安全性?xún)?yōu)勢。毛宗強強調，金屬水蒸氣熱化學(xué)制氫的安全性取決于設備的設計、操作條件的控制、安全措施的實(shí)施等。金屬水蒸氣熱化學(xué)制氫的涉氫工作條件溫和，參考現有的工業(yè)運行經(jīng)驗，通過(guò)精心設計和嚴格的操作規程，完全可以保障這一過(guò)程的安全性。

技術(shù)改變格局，毛宗強指出，氫能產(chǎn)業(yè)鏈由目前的先制氫-運氫-用氫改變?yōu)橄戎平饘?運金屬-就地制氫，金屬熱化學(xué)制氫的突破將使得新的氫能產(chǎn)業(yè)鏈更具競爭力，重塑現有氫的產(chǎn)業(yè)鏈。金屬水蒸氣熱化學(xué)制的氫氣仍然還有很大的技術(shù)升級和降低成本的空間，預計到2030年金屬熱化學(xué)制氫成本降低50%以上。

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