近日，中國(guó)綠色制氫與應(yīng)用高峰論壇在長(zhǎng)春順利舉辦，來(lái)自行業(yè)內(nèi)各大企業(yè)的專(zhuān)家學(xué)者齊聚一堂，共同探討氫能應(yīng)用的前景與技術(shù)問(wèn)題，來(lái)自中國(guó)石化大連化工研究院的范得權(quán)為與會(huì)嘉賓介紹了所在團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)的S-PSA燃料電池車(chē)用氫氣純化成套技術(shù)。


范得權(quán)：中國(guó)石化大連化工研究院項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

氫能源在能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命中扮演著十分重要的角色，氫氣應(yīng)用場(chǎng)景豐富，可以助力石油煉化、做冶金工業(yè)的還原劑，在航天、化工、電子等領(lǐng)域中都有其身影。近幾年，燃料電池用氫也在大眾視野中逐漸“火”了起來(lái)。

“全球‘純氫’產(chǎn)量7000萬(wàn)噸/年，主要用于化工精煉、合成氨等領(lǐng)域，交通領(lǐng)域消費(fèi)量不足0.1%”目前，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家都在布局氫能，紛紛發(fā)布國(guó)家氫能發(fā)展戰(zhàn)略。美國(guó)作為最早發(fā)展氫能和燃料電池的國(guó)家，產(chǎn)業(yè)政策及路線圖完備，加州等地區(qū)已初步形成基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，專(zhuān)利數(shù)僅次于日本，液氫產(chǎn)能和燃料電池乘用車(chē)保有量全球第一。德國(guó)、日本、韓國(guó)也緊隨其上。

范得權(quán)表示“我國(guó)氫能發(fā)展目前主要以交通領(lǐng)域應(yīng)用為帶動(dòng)，產(chǎn)業(yè)鏈逐步延伸至制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫、燃料電池以及配套產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，逐步形成京津冀、華東、華南、華中、華北、東北等六大產(chǎn)業(yè)集群”。

中國(guó)石化大連化工研究院正在布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)，包括上游的氫氣制取、中游的氫氣儲(chǔ)運(yùn)到下游的氫氣應(yīng)用以及行業(yè)監(jiān)管等方面。在科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)上，擁有快速變壓吸附的S-PSA 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、燃料電池實(shí)驗(yàn)裝置、氫氣品質(zhì)分析平臺(tái)等平臺(tái)裝置。

其中，S-PSA氫氣純化成套技術(shù)目前已經(jīng)比較純熟。依托中國(guó)石化“十條龍”攻關(guān)項(xiàng)目，通過(guò)專(zhuān)用吸附劑制備、模塊化工藝流程、專(zhuān)用設(shè)備及時(shí)序控制以及氫氣品質(zhì)分析檢測(cè)與在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，形成S-PSA燃料電池車(chē)用氫氣純化成套技術(shù)，成功建設(shè)500Nm3/h側(cè)線試驗(yàn)裝置，利用煉化副產(chǎn)氫源，生產(chǎn)出純度高達(dá)99.999%（V），品質(zhì)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T37244-2018 要求的車(chē)用燃料電池氫氣產(chǎn)品。



該技術(shù)針對(duì)重整氫中雜質(zhì)含量高、雜質(zhì)種類(lèi)復(fù)雜的情況，開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊化純化工藝流程（變溫吸附預(yù)處理－變壓吸附－痕量雜質(zhì)精制），在保證產(chǎn)品氫氣純度的情況下，具有集約設(shè)計(jì)、工藝靈活可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，為提純技術(shù)拓展到其他氫源奠定了良好的基礎(chǔ)。

針對(duì)重整氫源所含有的難脫除雜質(zhì)，中國(guó)石化大連化工研究院開(kāi)發(fā)了CH4/N2專(zhuān)用吸附劑SAM系列和CO專(zhuān)用吸附劑SAC系列，完成脫重?zé)N吸附劑和精脫劑的篩選測(cè)試，滿(mǎn)足工業(yè)試驗(yàn)要求。

此外，中石化還開(kāi)展多通道集成旋轉(zhuǎn)控制閥的研發(fā)，通過(guò)匹配吸附劑性能、工藝時(shí)序控制的要求，完成閥體選材與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，正在開(kāi)展設(shè)備制造，努力推進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

針對(duì)不同煉化副產(chǎn)氫源，中石化完成3000Nm3/h燃料電池車(chē)用氫氣純化技術(shù)工藝包開(kāi)發(fā)，通過(guò)中國(guó)石化科技部組織的評(píng)審，為S-PSA技術(shù)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化推廣提供支撐。

針對(duì)國(guó)標(biāo)要求，中國(guó)石化大連化工研究院完成氫氣品質(zhì)分析平臺(tái)建設(shè)，建立14種雜質(zhì)的分析檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)全組分析，可提供技術(shù)服務(wù)，通過(guò)遼寧省市場(chǎng)監(jiān)督管理局資質(zhì)認(rèn)定評(píng)審；針對(duì)煉化氫源特點(diǎn)，自主開(kāi)發(fā)6種分析方法，完成企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《燃料電池汽車(chē)用氫氣及檢測(cè)方法》立項(xiàng)。

最后，范得權(quán)對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景提出了幾點(diǎn)思考。

首先，氫氣純化技術(shù)有向大和向小的發(fā)展趨勢(shì)，他們分別應(yīng)對(duì)著不同的應(yīng)用場(chǎng)景，目前我們正在做的項(xiàng)目就屬于向小發(fā)展的情況。其次，氫氣純化技術(shù)結(jié)合CCUS技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)‘綠電+綠氫’也有很大幫助，也期待行業(yè)內(nèi)在這方面有所突破。此外，國(guó)外率先提出的‘氫能經(jīng)濟(jì)’一詞也得到了國(guó)內(nèi)的高度關(guān)注。

實(shí)現(xiàn)真正的“氫能經(jīng)濟(jì)”首先要降本，其次就是氫氣的存儲(chǔ)。氫氣的儲(chǔ)運(yùn)目前還是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，包括燃料電池的成本還需要進(jìn)一步的下降，需要將氫能全產(chǎn)業(yè)鏈貫穿在整個(gè)能源系統(tǒng)中，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的氫燃料電池車(chē)基本還是物流車(chē)和公交車(chē)，距離民用還有一段距離。氫氣雖然是宇宙中存量最多的元素，但是若不好好加以利用，氫氣的逃逸擴(kuò)散問(wèn)題也可能隨之發(fā)生，盡管氫氣燃燒只生成水，但氫氣本身還原性較強(qiáng)，未來(lái)或許還需要考慮它的污染問(wèn)題。