以甲醇為原料的水氫機(jī)已經(jīng)悄然拉開(kāi)了產(chǎn)業(yè)化的序幕

　　澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長(zhǎng)劉科博士，和幾位*、院士走進(jìn)了剛剛落戶東莞的國(guó)際歐亞科學(xué)院中國(guó)科學(xué)中心“大灣區(qū)水氫科學(xué)院”。這家剛剛揭牌的“大灣區(qū)水氫科學(xué)院”，就落戶在位于東莞樟木頭鎮(zhèn)的“廣東合即得能源科技有限公司”。
　　劉科俯下身去認(rèn)真看了合即得公司研發(fā)生產(chǎn)的“水氫機(jī)”，這是一臺(tái)利用甲醇和水通過(guò)催化重整制氫，然后通過(guò)燃料電池發(fā)電的機(jī)器。所以在幾年前的稱呼還是“醇?xì)錂C(jī)”，命名“水氫機(jī)”還是在2016年合即得注冊(cè)了全系列的“水氫”商標(biāo)之后，其中原因且待后敘。
　　劉科十幾年前就在美國(guó)研發(fā)氫能燃料電池。從美國(guó)回國(guó)前任GE全球研發(fā)中心首席科學(xué)家，在UTC等著名跨國(guó)公司任職，曾擔(dān)任總部在丹麥哥本哈根的國(guó)際著名催化劑公司Topsoe公司副總裁?；貒?guó)后，先后任北京低碳清潔能源研究所副所長(zhǎng)兼首席技術(shù)官、神華研究院副院長(zhǎng)，現(xiàn)在深圳南方科技大學(xué)任職。2013年獲得第30屆國(guó)際匹茨堡煤炭轉(zhuǎn)化創(chuàng)新年度獎(jiǎng)，領(lǐng)導(dǎo)了全球第一套車(chē)載汽油制氫裝置用于驅(qū)動(dòng)燃料電池汽車(chē)研發(fā)和示范，曾連續(xù)3年（2002—2004）任由國(guó)際氫能協(xié)會(huì)及美國(guó)化工學(xué)會(huì)（AIChE）共同組織的氫能與燃料電池峰會(huì)的主席，主持了第一個(gè)商業(yè)化的微量元素礦物質(zhì)（微礦）分離裝置、第一臺(tái)燃燒100％甲醇的柴油機(jī)等多個(gè)大型項(xiàng)目研發(fā)。面對(duì)“水氫機(jī)”（他更希望叫醇?xì)錂C(jī)），劉科可謂“內(nèi)行看門(mén)道”，因?yàn)樗H自參與和見(jiàn)證了美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在氫能上花巨資走過(guò)的路，成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)兼有。
　　他看了電腦機(jī)箱大小，為電動(dòng)車(chē)充電的“車(chē)電寶”；看了為通信基站提供電源的供電系統(tǒng)；看了可以組合成電站的發(fā)電模塊；特別是看了裝在汽車(chē)上甲醇制氫通過(guò)氫燃料電池為電動(dòng)車(chē)供電系統(tǒng)，并詳細(xì)詢問(wèn)了有關(guān)技術(shù)指標(biāo)……
　　劉科告訴記者，十幾年前，他在UTC工作時(shí)，當(dāng)時(shí)UTC、尼桑和殼牌石油三大跨國(guó)公司合作，希望開(kāi)發(fā)全球第一輛汽油在線轉(zhuǎn)化制氫驅(qū)動(dòng)的燃料電池汽車(chē)。他作為這一項(xiàng)目的系統(tǒng)總監(jiān)，帶領(lǐng)來(lái)自上述3家跨國(guó)公司的工程師團(tuán)隊(duì)，耗資上億美元，做出了全球第一輛“車(chē)載汽油制氫的燃料電池汽車(chē)”。車(chē)上加的還是汽油，在車(chē)上用汽油和空氣中的氧及燃料電池釋放出的水蒸氣反應(yīng)來(lái)制氫，用氫氣推動(dòng)燃料電池。這一項(xiàng)目的成功，在2003年是當(dāng)時(shí)美國(guó)行業(yè)界的一大新聞。他說(shuō)，汽油在線轉(zhuǎn)化制氫難度要比甲醇在線重整制氫難多了，為什么？汽油中有硫。另外，汽油轉(zhuǎn)化溫度要850攝氏度，甲醇300多攝氏度，而且甲醇中沒(méi)有硫。甲醇比汽油干凈得多。汽油在線轉(zhuǎn)化制氫的技術(shù)，我們十幾年前就做成了，甲醇在線轉(zhuǎn)化制氫沒(méi)有理由做不成；但那時(shí)為什么立項(xiàng)時(shí)不用甲醇？因?yàn)椤绊?yè)巖氣革命”沒(méi)有發(fā)生，天然氣太貴導(dǎo)致甲醇的成本太高。在合即得公司，劉科看到了他提倡已久的甲醇制氫發(fā)電技術(shù)路線的完整系列產(chǎn)品。
　　他說(shuō)，這將是氫能應(yīng)用“*靠譜”的方向。劉科緊緊地握住了“水氫機(jī)”研發(fā)者向華的手！這大概是甲醇制氫發(fā)電技術(shù)路線發(fā)展歷程中，值得記錄的一握！記者向劉科問(wèn)道，當(dāng)前我國(guó)乃至世界流行的大規(guī)模制氫，通過(guò)加氫站或者其他管道，將氫氣壓縮到高壓汽車(chē)儲(chǔ)氫罐的技術(shù)路線前景如何？
　　劉科對(duì)此問(wèn)題顯然思考已久，他說(shuō)，一是加氫站的氫氣，是經(jīng)過(guò)700公斤的壓縮氣體。因?yàn)闅錃馐鞘澜缟象w積能量密度*低的物質(zhì)，它只有靠壓縮才能提高能量密度。但是請(qǐng)記住700公斤的壓縮是什么概念？汽車(chē)輪胎的壓力才5—6公斤。工業(yè)生產(chǎn)煤制油需要?dú)錃?，氫氣容器需要十幾厘米厚的鋼板。?duì)車(chē)載的儲(chǔ)氫罐，因鋼材太重，只好用碳纖維。但是現(xiàn)在碳纖維價(jià)格較高，并且在壓縮氫氣的過(guò)程中，本身就損耗很多的能量，使用成本高是全球業(yè)界的共識(shí)。另外，氫氣是世界上爆炸范圍*廣（4％—73％）的氣體。低于4％是安全的，高于73％只著火不爆炸，4％到73％就算遇火星也爆炸。因此在大量汽車(chē)停在地下停車(chē)庫(kù)這種封閉空間里的城市，罐裝氫氣不適合作為大眾廣泛使用的能源。在露天空間里，氫氣泄漏問(wèn)題不大，一旦泄漏就沖上天。他們?cè)诿绹?guó)做過(guò)實(shí)驗(yàn)，一輛氫燃料電池汽車(chē)停在那里，拿超強(qiáng)步槍遠(yuǎn)距離一槍把氫氣瓶打通，一條火龍直沖上天，駕駛室溫度不是瞬間升高， 駕駛員和乘客有足夠的時(shí)間逃離； 但在封閉空間里，氫氣是爆炸范圍*廣，擴(kuò)散*快的氣體。地下車(chē)庫(kù)里，一輛罐裝氫車(chē)一旦泄漏，達(dá)到4％以后，一打電火花車(chē)就爆了，如果地庫(kù)里有許多氫罐汽車(chē)，整個(gè)樓就會(huì)毀掉。有人說(shuō)罐是安全的，但從氫罐傳輸?shù)饺剂想姵刂虚g總有連接點(diǎn)，哪個(gè)連接處一旦泄漏，就會(huì)有滅頂之災(zāi)。*近韓國(guó)的儲(chǔ)氫罐爆炸、挪威的加氫站爆炸，都是這些原因。氫氣又是*小的分子，是*容易泄漏的氣體。這么多年來(lái)大部分煉油廠的火災(zāi)，也是源于氫氣泄漏。所以，劉科建議立法不能讓罐氫汽車(chē)停在地下車(chē)庫(kù)。再就是建設(shè)加氫站的困難。劉科在美國(guó)是能源部加氫站的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，美國(guó)加氫站在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要求有個(gè)安全距離，它要求在一定的范圍內(nèi)不能有居民樓。他們?cè)谏钲谧隽艘粋€(gè)估算，如果在深圳建一個(gè)每天供300輛車(chē)的加氫站，按照今天的安全標(biāo)準(zhǔn)，加氫站約需要8畝地，在深圳一畝地1億元，8億元建個(gè)加氫站，這輩子地價(jià)都還不完。如果在半個(gè)小時(shí)車(chē)程以外郊區(qū)建個(gè)加氫站，加氫來(lái)回一個(gè)小時(shí)，車(chē)就沒(méi)人買(mǎi)了。
　　美國(guó)的氫能和燃料電池技術(shù)發(fā)展，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始到現(xiàn)在燒了不下幾百億美元，也沒(méi)有解決好這些問(wèn)題。所以現(xiàn)在中國(guó)處在氫能很熱的時(shí)候，一方面到處在燒錢(qián)，一方面還沒(méi)有把整個(gè)氫能的系統(tǒng)工程想透，容易在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向上出現(xiàn)偏差。
　　記者又問(wèn)劉科，既然您認(rèn)為甲醇是*好的制氫原料，那么甲醇的成本和來(lái)源可靠嗎？
　　劉科說(shuō)，甲醇是目前世界上*好的制氫材料，這得益于世界的“頁(yè)巖氣革命”。10年前，美國(guó)的天然氣*高到17美元每百萬(wàn)英熱單位。而且當(dāng)時(shí)全世界都慌了，說(shuō)這個(gè)世界沒(méi)有天然氣怎么辦？結(jié)果“頁(yè)巖氣革命”來(lái)了，到2010年世界突然發(fā)現(xiàn)了200年用不完的天然氣，美國(guó)的天然氣價(jià)格從17美元每百萬(wàn)英熱單位狂跌到1.5美元每百萬(wàn)英熱單位，現(xiàn)在平衡到2.5—3美元左右。就是“一個(gè)頁(yè)巖氣革命”，也使得油價(jià)從140美元狂跌到*后約35美元，*近到50—65美元之間波動(dòng)。
　　天然氣是制備甲醇*好的原料，比煤制甲醇更便宜，那就意味著全世界還有200年用不完的甲醇。就地把天然氣轉(zhuǎn)化成甲醇，甲醇只有1噸750元的成本。另外從運(yùn)輸來(lái)講，固體（如煤）、氣體都不可取。液體燃料*是人類交通運(yùn)輸能源的*，因?yàn)橐后w燃料，如汽油或甲醇，在陸上可以管路輸送，跨海輸送成本很低（是價(jià)格的1％左右），而且可以在儲(chǔ)罐里長(zhǎng)期儲(chǔ)存。
　　談到這里，向華博士興奮地插話：“劉院士談的這兩點(diǎn)，這也就是我改名‘水氫機(jī)’的一個(gè)重要原因，就是要明確區(qū)別罐氫的技術(shù)路線?！毕蛉A當(dāng)時(shí)就提出愿意與劉科院士的團(tuán)隊(duì)合作，進(jìn)一步完善改進(jìn)甲醇在線制氫驅(qū)動(dòng)燃料電池的技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　*近，國(guó)家相關(guān)部委發(fā)文，把甲醇作為清潔能源的主要方向。
　　以甲醇為原料的水氫機(jī)已經(jīng)悄然拉開(kāi)了產(chǎn)業(yè)化的序幕。
　　有了劉科院士和國(guó)際歐亞科學(xué)院的*和院士的力挺支持，中國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)化的第一縷曙光，將從這里升起。