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成本低到难以置信 全新制氢法能否“颠覆”行业?(附扩展阅读)

北极星电力网新闻中心  来源:欧洲海上风电    2020/3/6 11:21:36  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 氢能 电解水制氢 HHE

北极星火力发电网讯:如果这项技术实现,正在全球铺开的“绿色氢气大开发”恐怕要夭折了。

——欧洲海上风电

(来源:欧洲海上风电 ID:EU_offshore)

最近这段时间,氢能可谓是正火热的话题了,小编也给大家带来过不少“绿色氢气”和海上风电制氢项目的信息。

在欧洲正在如火如荼地推进海上风电制氢及氢能经济的时候,远隔大西洋另一头的加拿大也没有闲着,他们正在研究一种颠覆性的制氢方式。如果这一全新的方式得以实现,则意味着将在经济性上全面击垮现有的所有制氢方式,每公斤氢气价格仅为目前最便宜的化石燃料重整制氢的十分之一。

一家名叫Proton technologies的加拿大的初创企业计划利用地下石油、天然气和煤层大火来生产清洁的氢气。对,你没有听错,在地下矿层中放火,听起来十分疯狂,但该公司正在为这项名为HHE(Hygenic Earth Energy)的概念技术进行实际测试。如果这一技术被验证成功,将提供一种利用现有油田“大规模、低成本、零排放”生产氢气的解决方案。这样不但可能会革命性地改变全球能源行业,还将会对新兴的可再生能源“绿色”制氢形成致命打击。

HHE概念技术的原理其实十分简单:首先将空气或氧气泵入地下石油、天然气储层或煤层中,并点燃碳氢化合物使之在地层中燃烧;当燃烧温度达到500°C以上时,再注入水蒸汽与碳氢化合物反应生成合成气,即一氧化碳和氢气的混合物;进一步向合成气中添加额外的水进行反应,产生二氧化碳和更多的氢气;最后采用其专利的钯合金膜(仅允许氢扩散通过金属晶格)将除氢气以外的气体,包括二氧化碳和其他杂质保留在地下。

一般来说,石油矿井在采空后会有70%的余留,这类剩余的石油获取难度大,其开采经济性差;同样天然气井也会有大约20%的残留。Proton公司开发的HHE技术则可利用这部分枯竭或废弃的、经济性上不适于继续开采的油气矿井。由于这些“尾矿”已经建设了完备的基础设施,且有完整的地勘资料,因此可以采用HEE技术快速变为为“氢气矿”,从而产生意想不到的价值。这对于欧美一些老工业基地,无疑是带来了重生和复兴的希望。

另一方面,在全球范围内,重油的资源基础比常规石油大几倍,但重油(如焦油砂)的萃取和加工十分昂贵,且其热值较轻质原油低,并会产生更多的CO2。同时,一部分重油储层的含水量大于40%,这对于普通开采来说十分不利,但却十分适合HEE。因此,如果HHE技术能够应用于这些重油矿储,则对世界经济和环境都将产生重大影响。

根据Proton公司所预测的,HEE的制氢成本低至每公斤0.10-0.50美元,甚至远低于目前最便宜的甲烷重整制氢的成本(1~1.80美元/kg,IEA数据),同时“解决”了后者每制1吨氢所排放的9-12吨CO2。

根据彭博社的报道,如今可再生能源电解制氢的成本在2.50至6.80美元/kg,未来规模化后,预测2030年“绿色”氢气的成本可降低到1.40美元/kg,2050年则可降低至0.80美元/kg。如果Proton能够证明HHE技术的可行,那将会在未来几十年内使可再生能源制氢变得不再经济,并会大大遏制其规模化的速度。

目前,Proton公司已在萨斯喀彻温省的Superb油田开始了实际测试,该油田位于地表以下700米,其中包含2亿桶重质原油。研究第一阶段,Proton将在地表测试其钯合金膜,下一阶段则将根据需要在地下使用该专利技术,以在更大的现场测试中将CO2保持在地表以下。

小编不得不说,这一方式确实简单粗暴,相当于直接在矿内“盖了”化工厂,在地底下完成化石能源重整和二氧化碳捕获及封存,从源头堵住了排放源。当然,小编也着实为这一技术捏一把汗,如此的方式是不是会对产生一些不可控的危害或次生灾害呢?不知道海粉们有何独到见解呢?

引申阅读:关于氢能产业链

氢能产业链可分为上游的氢气制取,中游的氢气储运和下游的氢气利用。其中对于氢气制取,目前成熟的技术路线包括:

·以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢

·以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢

·电解水制氢

其他的生物质制氢和太阳能光催化分解水制氢等技术路线仍处于实验和开发阶段,尚未达到工业规模制氢要求。根据中国氢能联盟预测,未来国内氢气供给将逐步转化为利用可再生能源电解制氢的方式。

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氢气储运一直是用户端供氢成本难以下降的重要原因之一,氢气作为已知最轻的元素,不论压缩和液化都十分困难。目前主要的存储及运输方式包括气态、液态和固体金属储氢等。其中高压气态储氢已得到广泛的应用。

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可以实现未来清洁能源利用变革的关键技术在于下游氢气应用中的燃料电池技术。燃料电池根据运行温度可分为高温燃料电池、中高温燃料电池和低温燃料电池;根据电解质和燃料不同可分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和磷酸燃料电池(PAFC)。其中质子交换膜燃料电池具有运行温度较低、功率密度高的特点,十分适用于汽车应用场景,是目前研发最为火热的技术之一。

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