创科广场|绿氢成本急促下降储运技术投资热点

2022-08-01 14:38

城巴引入全港首部零排放的氢能巴士,燃料电力引起不少兴趣。去年中国发布《氢能产业发展中长期规划》,国内的氢能项目如雨后春笋,本港电力公司研究氢能发电,燃料电池厂商亿华通甚至拟本港挂牌,氢能行业正面临爆发式增长。

城巴采用了加拿大燃料电池巴拉德动力公司(Ballard Power Systems)技术,属于全球燃料电池技术领导者,近年积极发展内地市场,潍柴动力已通过香港全资附属公司购入其19.9%股份,成为巴拉德的最大股东。

以氢燃料车计,丰田最早积极投资,旗下Mirai创下破千公里续航纪录,日本也是全球发展绿氢最强国家。人类利用氢能,甚至早于石油,化肥工业亦一向以天然气,从油和煤炭等制氢。何以多年以来,人类以氢做燃料,却踯躅不前?

今日化肥所用的氨,仍以百年前发现的《哈伯法》,靠氢与氮合成,而以碳氢燃料重组所获的氢,一般统称「灰氢」(Gray hydrogen);而以水电解产生氢则为「绿氢」(Green hydrogen),以往绿氢的成本比灰氢贵5倍,电解水制氢每标方( scf)约耗4.5度电,非常不划算。近年「绿氢」成本下滑,变成炙手可热的绿色能源。

中国缺少石油和天然气蕴藏,风和光能却是取之不竭,近年再生能源设备急跌,风和光电又难于并入电网,蒐集光风能直接制氢,大力发展绿氢原地消耗,利用不可储存的能源,可说「废能利用」,一来替代化石能源入口,又可减排,一石二鸟。

中国产氢以灰氢为主,仍落后日本不少;中国急起直追,近期大型绿氢项目计有新疆库车、内蒙鄂尔多斯、河北张家口光伏绿氢项目。国内的宝丰能源更在宁夏宁东能源化工基地建立电解水制氢综合示范项目,正扩产和优化产能。

PEM电解水技术迅速发展,废风废光能可变绿氢,确是大有可为,原地以直流电马上电解水变氢和氧。绿氢多是在原地运用,作为运输燃料取代电池和石油,仍须解决储运问题,原因是氢气体积能量密度小,另外分子太小,容易泄漏,不易长期储存,由于分子太小,氢也会加速钢管碎裂,须特备容器才能储存。不少更以为氢不是最终的载体,运输氢耗资是生产的4倍成本!

宝丰能源总裁刘元管指,中国绿氢成本快降至每标方0.7元人民币,可与化石能源制氢看齐,储运仍是氢行业的致命伤。

氢能以高压储氢、液氢、管道输氢等方式储运;以高压去储氢、液氢、管道输氢都需要加压,摄氏负253度才冷却至液态,电力消耗已惊人,从载体而言,最低成本是液态而常温,所以石油仍属能源密度最高。

液体燃料的能量密度高,研究氢的另一热点,则结合氢和空气中的氮,从而获「绿氨」,变成化肥之馀亦可供燃料。香港理工大学团队甚至已研发直接以氨作动力的燃料电池车,正研制氨动力小巴今年在港推出。

不过,氢变为「绿氨」的「相变」过程消耗能源,加上绿氨甚为刺鼻,氢燃料仍属主流。国内能源专家刘科提出,以甲醇作为氢的载体,甲醇在常温常压即为液态,便于储运之馀,也可作为储氢载体,甲醇可在入氢站内制氢,现制现用。

解决储氢载体技术亦有突破,香港的初创EPRO Advance Technology(EAT)宣布开发出以矽基粉末搅拌到水中,氢气冒出可立即使用的技术。

微软创办人Bill Gates牵头基金亦投资1,250万欧罗在西班牙初创H2SITE,H2SITE开发出混合氢在天然气管道内,运输抵达后以特殊过滤器回收,改装原有天然气管道输送氢气。

储运氢气投资热点

氢气变成绿氨和甲醇,再变回氢也耗大量能源,H2SITE另一技术解决绿氨和甲醇变回液氢的反应过程;据说每公斤液氨变成液氢的成本低至0.8美元。

绿氨技术电解水技术发展,现时主流以质子交换膜(PEM)电解,不过投资成本甚高,主要是靠铂和铱等稀有金属作催化剂和堆电核心,日本理化学研究所发现可以钴和锰取代,成本有望再降。但是先进国家研究氢能多年,掌握技术最多,氢能源仍无法起飞,究其原因乃缺乏市场和产业链,更无法解决载运的难题,相反,中国氢产业迅速形成,加上国家补贴,冬奥率先营运氢能巴士,河北省张家口建立了绿氢示范基地,快速形成市场模式,随着储运技术的突破,绿氢真正落地可能就在中国。

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