1.3  生物原料制氫

甲醇裂解制氫的工藝過(guò)程是甲醇和除鹽水按一定的配比混合,加熱至270℃左右的混合物蒸汽，在催化劑(Cu-Zn-Al)或者(Cu-Zn-Cr)的作用下,發(fā)生催化裂解和轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

1.4  電解水制氫

氫氣還能夠通過(guò)傳統(tǒng)的電解水法獲得，但這種方法由于能耗過(guò)高，除已建成裝置外，已少有新建裝置。

2. 各方法優(yōu)缺點(diǎn)各異，滿足不同需求

有上述各方法可知，在工業(yè)上目前已經(jīng)有多種制氫的途徑。但是，目前看來(lái)，這些方法都存在著各自的優(yōu)勢(shì)和局限性。

天然氣制氫和焦?fàn)t氣制氫均適用于大規(guī)模制氫，但也均受限于原料的供應(yīng)，并且具有污染性。在環(huán)保方面，焦?fàn)t氣制氫利用的雖然是煉焦的副產(chǎn)物，但無(wú)法去除其中的污染物，而天然氣制氫依然需要化石燃料作為原料。相比之下，甲醇裂解制氫具有投資低、建成快、無(wú)污染等特點(diǎn)，并且甲醇作為原料可以更為靈活，但甲醇裂解制氫難以進(jìn)行大規(guī)模的制氫。

考慮到燃料電池一旦成為未來(lái)能源的主力，對(duì)氫產(chǎn)能的要求會(huì)與日俱增。因此，天然氣和焦?fàn)t氣制氫難以擺脫對(duì)化石原料的依賴(lài)，而甲醇制氫的規(guī)模很可能難以應(yīng)付增長(zhǎng)的需求。

從經(jīng)濟(jì)性上看，制氫的成本很大程度上取決于原料的成本，隨原料價(jià)格的波動(dòng)非常明顯。就目前的原料價(jià)格水平看，焦?fàn)t氣制氫和天然氣制氫成本更低。非民用天然氣價(jià)格目前正在逐步市場(chǎng)化，2015年11月18日，國(guó)家發(fā)改委宣布降低非居民用天然氣門(mén)站價(jià)格，每立方米下調(diào)0.7元。

目前非民用天然氣價(jià)格大約在2.7至3.0元/m3，制氫成本大約在1.5-1.7元/km3。而焦?fàn)t氣是焦化企業(yè)煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，原先都是在作為燃料燃燒后高空排放，現(xiàn)在用于化工原料時(shí)價(jià)格一般均低于0.4元/m3，因此焦?fàn)t氣制氫成本可以低于1.39元/km3，較天然氣制氫成本更低。2016年6月，甲醇的平均價(jià)格為1860元/t，因此制氫成本將超過(guò)1.37元/km3。由于甲醇價(jià)格波動(dòng)高，其經(jīng)濟(jì)性較天然氣制氫沒(méi)有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。就目前各種原料的價(jià)格來(lái)看，焦?fàn)t氣制氫的經(jīng)濟(jì)性較為顯著。

綜合目前工業(yè)制氫方式的優(yōu)劣勢(shì)及成本考慮，如果用氫裝置附近有豐富的焦?fàn)t氣資源，焦?fàn)t氣制氫技術(shù)是首選的工藝技術(shù)方案?？紤]到制氫規(guī)模的要求，天然氣制氫技術(shù)在能夠取得天然氣資源的情況下也是優(yōu)選的方案。甲醇裂解制氫的成本波動(dòng)性大，制氫規(guī)模小，但裝置成本低，因此適用于間斷性、補(bǔ)充性的氫氣制造。

從我國(guó)目前燃料電池車(chē)用氫氣的實(shí)踐看，焦?fàn)t氣制氫同樣是首選。同濟(jì)大學(xué)等承擔(dān)的“863”電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)燃料電池轎車(chē)項(xiàng)目中采用的燃料氫氣全部由焦?fàn)t氣純化而成。

但焦?fàn)t氣制氫嚴(yán)重收到焦?fàn)t氣資源的限制。在未來(lái)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中，焦?fàn)t氣產(chǎn)量下降，氫氣需求猛增，屆時(shí)焦?fàn)t氣制氫將難以繼續(xù)使用。因此，目前工業(yè)制氫尚無(wú)最佳方案，仍然有待研發(fā)。

3、總結(jié)

綜合目前情況來(lái)看，制氫方式中成本較低，相對(duì)成熟的技術(shù)是煤焦?fàn)t制氫。但是隨著技術(shù)推進(jìn)，新能源發(fā)電的進(jìn)一步推廣，電解水制氫將是未來(lái)成本更低的技術(shù)。

燃料電池系列科普?qǐng)?bào)告----儲(chǔ)運(yùn)

我國(guó)燃料電池基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入加速期，為燃料電池汽車(chē)商業(yè)化做好充分準(zhǔn)備。加氫基礎(chǔ)設(shè)施是燃料電池發(fā)展的重要保障，氫氣的低成本輸運(yùn)也是需要重點(diǎn)攻克的難題，適合燃料電池汽車(chē)的高純度氫氣來(lái)源也是重要問(wèn)題。

此前的系列科普中，已經(jīng)介紹了氫氣的制取。在本文中，將會(huì)為大家介紹氫氣制成后的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題，其中包括管道運(yùn)輸與專(zhuān)用車(chē)輛運(yùn)輸兩個(gè)部分，并介紹我國(guó)加氫站的發(fā)展?fàn)顩r。

思考的問(wèn)題：

1、氫氣制成后，主要的儲(chǔ)運(yùn)方式有哪些？

2、各方法發(fā)展現(xiàn)狀與成本如何？

3、不同的方法是否與加氫站的多少有關(guān)？加氫站的建設(shè)情況如何？

重要結(jié)論

氫氣儲(chǔ)運(yùn)的關(guān)鍵問(wèn)題在于安全性及成本問(wèn)題。目前來(lái)看，管道運(yùn)輸與特殊車(chē)輛運(yùn)輸是性?xún)r(jià)比較高的兩種儲(chǔ)運(yùn)方式。從實(shí)際應(yīng)用上看，長(zhǎng)距離運(yùn)輸更適宜使用管道運(yùn)輸，而特殊車(chē)輛運(yùn)輸，如魚(yú)雷車(chē)等，更加適合于短距離氫氣的運(yùn)輸。但不論哪種運(yùn)輸方式，其成本與發(fā)展都與加氫站的建設(shè)有很大的關(guān)系，我國(guó)正努力加快加氫站的建設(shè)。

1、氫氣的主要儲(chǔ)存及運(yùn)輸方式

氫氣運(yùn)輸一直是阻擋氫燃料運(yùn)用的一個(gè)重大障礙。由于氫氣極小的密度以及易燃易爆的特性，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)就地使用是最佳的方式。但由于低成本、小規(guī)模、靈活分部的制氫方式尚未實(shí)現(xiàn)，作為汽車(chē)燃料的氫氣需要進(jìn)行貯運(yùn)。氫的貯運(yùn)方式主要有氣態(tài)貯運(yùn)、液態(tài)貯運(yùn)和金屬氫化物貯運(yùn)。其中前三者是傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫方法，各具有其優(yōu)缺點(diǎn)。目前加氫站普遍采用的是利用長(zhǎng)管拖車(chē)貯運(yùn)高壓氣態(tài)氫氣。

不同的儲(chǔ)運(yùn)方式，運(yùn)輸成本與成本又有所不同。如氣氫拖車(chē)是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的主要運(yùn)輸方式。以200Km運(yùn)輸距離和每天10噸的運(yùn)輸規(guī)模來(lái)看，成本可達(dá)到2.02元/Kg；管道運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)成本低，運(yùn)輸規(guī)模龐大，但投資成本高，且只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，難以成為主流；液氫罐車(chē)是未來(lái)的重要方向，運(yùn)輸能力是氣氫拖車(chē)的10倍以上，成本隨規(guī)模上升而下降。