氫氣轉化：規避氫能事故，開辟應用新途徑

近日，國家動力局歸納司發布《避免電力出產事端的二十五項要點要求(2022年版)(征求意見稿)》，其間第2項“避免火災事端”的第6條是“避免氫氣體系爆破事端”，提出發電機氫氣冷卻體系、氫站或氫氣體系在運轉、修理、氫氣純度、排放等方面的8項要求。這是電力出產中用鮮血換來的名貴經驗，價值極大，應該推廣執行，也值得其他涉氫部門學習學習。

動力用氫比工業用氫更危險

氫氣可以用作工業原料，我國年產氫氣超過2500萬噸，80%用于合成氨。這些工業部門現已建立起完善的安全操作規程，再加上氫氣從出產、傳送到運用都在企業內部的密封管道和容器中，除非走漏、破裂會形成事端外，正常出產中的事端很少，安全是有保證的。

現今，氫氣作為能量的載體進入動力領域，一方面是由于可再生動力電解水制得的氫氣可以長時間存放，這一點勝過儲能電池;另一方面，燃料電池技術的前進使得氫氣有了用武之地。于是，發展氫能和氫燃料電池電動轎車呼聲很高。

可是，以相同用氫量估計，動力氫氣的事端概率將遠高于工業氫氣，主要有如下理由。

首先，我國氫能出產地與運用地距離遙遠，不僅高壓管線建造耗資巨大，而且管材的氫脆容易引起安全問題。例如，用管狀高壓容器運送，近距離可行，遠程的能耗過高，經濟上不可行。而工業用氫是就地出產、就地運用。其次，動力氫氣從出產到終端運用要經過產地貯存、緊縮、輸運、用地貯存、再行緊縮分裝等許多環節，要在不同容器間產生屢次轉移，引發安全問題的可能性增加，而工業用氫多在一個密閉的管線體系中完結。最后，加氫站高度分散，點多面廣;燃料電池電動轎車更是漫山遍野，產生事端的概率要比工業集中用氫大得多。

動力氫氣現在用量尚少，但國內外現已屢次呈現事端。北京大學教授李星國新出書的《氫與氫能》一書以43頁的篇幅具體講述了“氫氣的安全性”，介紹事端、剖析原因、列舉辦法，內容豐富，值得研讀。

氫氣轉化有利于進步安全性

動力氫氣的貯存、運送、分發等環節難題多，安全性差。將氫氣轉化為液態動力主要有體積縮小、體積能量密度進步等優勢，可是還需歸納對比安全性、出產成本，以及全過程的能量轉化功率。

液氫的密度比常溫氫氣約高780倍，顯然有利于儲運。可是，液氫需在20K的低溫下保存，緊縮—液化耗能很高，容器要用極好的低溫絕熱材料，每天還會蒸騰產生約1%氣態氫。因而，其除具有氫氣一切的安全隱患外，還有超低溫引起的一系列問題，如金屬延展性降低、連接部失去密封性、對人體的凍傷等。因而，除航天等不計成本的特種用途外，液氫并不適于作為普遍運用的氫能。日本目前正在測驗從海外運回液氫，其后效當拭目以待。

將氫氣轉化為動力液氨，可以工業化規劃出產，工藝老練，設備齊全，可完成較高密度貯存、運送。可是，液氨的貯存、運送也需加壓，而且運用時分解放氫既要吸熱又有毒，弊大利小。

數據顯現，乙醇的體積能量密度高。乙醇可從二氧化碳經光協作用轉化生成的生物質轉化而來，是可再生的動力。遺憾的是，它至今還難以簡易地從氫氣轉化而成。

相比之下，在高溫文催化劑作用下，可以一步將氫氣轉化為二氧化碳制甲醇，能量轉化功率現已大于50%。其體積能量密度不低，又易于貯存運送，安全性遠高于氫氣。不僅如此，此舉還消除了本要排放到大氣中的二氧化碳，為碳中和作貢獻。這種甲醇可稱之為“綠氫甲醇”。

迄今為止，冰島已完成年產4000噸的甲醇出產。我國科學院上海高級研討院與兩家企業協作，開展了二氧化碳加氫制甲醇技術及中試放大研討，于2020年7月建成5000噸/年的工業試驗裝置。

由此可見，此“綠氫甲醇”之路已通。

“綠氫甲醇”開辟電動轎車新路徑

甲醇作為動力，可通過多種燃料電池發電，也可重整為氫氣用于質子交換膜燃料電池。可是，燃料電池發電的全壽期能量轉化功率未必高過內燃機。現在，國內用煤制甲醇(可稱為“灰氫甲醇”)的內燃機轎車技術現已老練，制作成本和運用方便性遠勝過燃料電池。“綠氫甲醇”當然也可這樣運用，這就成就了零排放的“綠氫甲醇轎車”。

為了大幅度節約“綠氫甲醇”，應該發展“綠氫甲醇增程式電動車”，其裝量較少的電池由風力或光伏發電提供充電電能;用內燃機作增程器，不燒油而用“綠氫甲醇”;車上蓄電與發電并聯，節約燃料50%;不必常充電即可行長路程。這種復合動力體系可謂珠聯璧合，是氫能轎車的晉級，也是未來純電動車的發展方向。

氫氣轉化為甲醇，開辟了氫能使用和增程式電動車的夸姣使用新途徑，亟待政府布局。上海市具備條件率先發展“綠氫甲醇增程式電動車”，可將其列入相關發展規劃，與氫燃料電池電動車發展雙管齊下，為全國開路。

如此，則用了氫能而回避了遍用氫氣的風險，且完成了轎車的碳中和。

(作者系我國工程院院士)

我國科學報作者：楊裕生

標簽：

氫氣轉化氫能

（免費聲明：

1、本網站中的文章（包含轉貼文章）的版權僅歸原作者一切，若作者有版權聲明的或文章從其它網站轉載而順便有原一切站的版權聲明者，其版權歸屬以順便聲明為準。

2、本網站轉載于網絡的資訊內容及文章，咱們會盡可能注明出處，但不排除來源不明的情況。如果您覺得侵犯了您的權益，請通知咱們更正。若未聲明，則視為默許。由此而導致的任何法令爭議和后果，本站不承當任何責任。

3、本網站所轉載的資訊內容，僅代表作者本人的觀點，與本網站態度無關。

4、如有問題可聯系導航網編輯部，電話：010-88376188，電子郵件：bianjibu@okcis.cn）