氢能源是新能源开发的热门领域,它的优点很多,但储存和运输的技术难度大、成本高。在氢能源高昂的成本下,氨气开始受到人们的关注。
氨由一个氮原子和三个氢原子组成,是天然的储氢介质;常温状态下,1MPa就能液化,便于安全运输;目前全球八成以上的氨用于生产化肥,具备成熟的运输体系。因此,理论上,可以用可再生能源生产氢,再将氢转换为氨,运输到目的地。
除了作为氢能载体,氨还是一种相对廉价的零碳燃料。它的能量密度很高,是液氢的1.5倍,且氨和氧的燃烧反应产物为水和氮气,而氮气约占空气78%,因此氨的燃烧过程实现了零碳排放。
基于氨的上述特性,我们开始追求氨氢能源融合,一方面打造氢能储运新体系,另一方面开始将氨氢混烧燃料作为重要的减碳途径之一。
按照“绿电→电解水制氢→合成氨→氨运输→氨分解”的技术路径,我们研发了低温氨分解制氢技术,并开发了撬装式氨现场制氢装置,该装置包含氨分解制氢模块、氨脱除模块、氢提纯模块和压缩模块。氨经过分解、纯化后生成满足国家标准GB/T37244-2018的“燃料电池级”氢,经过氢气压缩机压缩后达到匹配长管拖车泄压加氢的压力(一般为2 MPa)。
撬装式氨现场制氢装置外形尺寸9.5m×3.5m,供氢能力100kg H2/天(外形尺寸根据供氢能力调整),氢气纯度99.999%,氢气收率90%~95%,如果以液氨的出厂价3500元/吨,氢气的供应价格原则上不高于36元/公斤。
这个装置可用于新能源加氢站,开展现场制氢加氢,也可以用于工业、农业、军队等相关领域直接用氢点,解决其“储氢用氢”的难题。
氨氢储存及转换技术采取“氢-氨-氢”循环转化的方式,不仅能够有效降低氢能在储运过程中的安全风险,为氢能源产业开拓一条无碳化的能源生产及利用新模式,突破氢能产业发展的安全性“卡脖子”技术瓶颈,还能大幅度降低终端用氢成本。