氢能技术从工厂到汽车 “移动制氢”困局尚待破解

2019-06-11 09:44:13    科技日报

近日,中国科学院固体物理研究所李越研究员课题组,运用简单的两步水热法,组装成具有分级结构的异质全解水催化剂。这种纳米催化剂具有优异的全解水活性,在较低的电压和电流下持续工作100小时,没有明显的衰减,证明其稳定性非常好,为开发低成本、高活性的双功能电解水催化剂提供了有效的设计思路。

氢能经济是20世纪70年代提出的可持续能源方案,以用之不竭的太阳光驱动,把水分解为氢气和氧气。而氢是一种清洁能源,燃烧生成水,不会产生任何污染物。

“能否用水制氢来开汽车”备受关注

化石能源制氢、工业副产氢、电解水制氢,是当前主流的三大制氢路线。“制氢的方法有很多种,除了上述三大技术路线,还有活泼金属与水反应、重整甲醇制氢等,关键要看经济性。”近日,中国科学技术大学化学与材料学院孟广耀教授告诉科技日报记者。

我国作为世界第一产氢大国,年产能超过2000万吨。煤、天然气、石油等化石燃料生产的氢气占了将近70%,工业副产气体制的氢约占30%,电解水占不到1%。

人们更多关注的是“能否用水制氢来开汽车”。除去前段时间网上谈论的铝粉还原制氢外,近年来,重整甲醇制氢逐渐进入人们的视野。

“这相当于把制氢的过程从工厂移到了汽车上。”孟广耀告诉记者。他介绍,甲醇和水的蒸气进入重整室通过高温(约250℃)反应后,最终产物是二氧化碳和氢气,成分比例1∶3,但氢气中会掺杂着微量的一氧化碳。经过气体提纯后,高纯度的氢气进入燃料电池系统中,一氧化碳经过氧化后与二氧化碳一同排到大气中。氢气进入燃料电池系统后,后续过程与普通的燃料电池汽车无异。

相比建设和运营加氢站网络,甲醇重整仅需要在加油站的基础上增加甲醇水加注功能,设备更换成本低,操作方便,似乎更易让人接受。但是,甲醇重整过程得到的氢气包含一氧化碳等有毒气体,需要提纯并降温(从超过200℃降到约80℃),这就要投入额外的设备。

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