在線留言
近日，福建省科技廳網(wǎng)站公布了4個2023年度科技成果轉化典型案例。其中，福州大學“氨—氫”綠色能源技術專利轉化運用榜上有名。該技術由福州大學石油化工學院院長、化肥催化劑國家工程研究中心主任江莉龍研究員團隊開發(fā)完成，形成了以氨為儲氫介質的“氨—氫”儲能與發(fā)電技術路線。
破解氫氣儲運難題
當下，以制氫、儲氫、運氫、用氫為主的氫能產(chǎn)業(yè)鏈存在儲運難、本質安全性弱等痛點，為此，國際社會高度關注一種高效、安全的氫能載體——氨?；诖?，依托福州大學建設，由魏可鎂院士創(chuàng)建、江莉龍領銜的化肥催化劑國家工程研究中心，率先在國際上開發(fā)了以氨為儲氫介質的“氨—氫”儲能與發(fā)電技術路線。
“合成氨催化技術是我們中心的傳統(tǒng)優(yōu)勢，現(xiàn)在我們利用新一代的高效合成氨催化劑，通過液氨把氫存儲在氣瓶里，再通過氨熱催化分解轉化成氫氣，進而再發(fā)出電來。”江莉龍說，“氨通過分解生成氫氮混合氣，氫氮氣可不經(jīng)分離，直接進入燃料電池發(fā)電，目前這個技術已處于初步商業(yè)化應用階段。”
2022年2月，由福州大學紫金氫能開發(fā)的國內(nèi)首座3千瓦級“氨—氫”燃料電池發(fā)電站交付中國鐵塔龍巖分公司并實現(xiàn)穩(wěn)定運行。
“這套設備實現(xiàn)了氫的即產(chǎn)即用和安全高效發(fā)電，破解了氫氣的儲存運輸難題，具有低噪聲、長續(xù)航等綜合優(yōu)勢。”福州大學紫金氫能總經(jīng)理張卿介紹。
進入應用示范階段
“氨—氫”能源是支撐可再生能源規(guī)?；煤蜌淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要載體，也是能源轉型升級的重要途徑。
福州大學化肥催化劑國家工程研究中心教授、福州大學紫金氫能副總經(jīng)理羅宇表示，福州大學團隊經(jīng)過多年的研究攻關，針對現(xiàn)有“氨—氫”能源轉換能耗高、本質安全性弱的難題，以氨為儲氫介質發(fā)展出“氨—氫”能源成套技術。
一方面是高性能低溫氨分解制氫催化劑技術。團隊設計開發(fā)出高活性、高穩(wěn)定性的新型低溫氨分解制氫催化劑，在常壓480℃時實現(xiàn)99.5%以上的氨分解率，并建成了年產(chǎn)百噸級催化劑生產(chǎn)線，實現(xiàn)3000小時穩(wěn)定運行無衰減。新催化劑較現(xiàn)有商業(yè)催化劑可降低運行溫度300℃以上，顯著提高設備運行的安全性和經(jīng)濟性。
另一方面是高效自熱低溫氨制氫反應器技術。團隊設計新構型自熱式反應器調控氨分解氣和自熱燃料煙氣的溫壓流分布，精準匹配氨分解過程中反應熱負荷與供熱流通量。新結構自熱式氨分解反應器可節(jié)約50%以上的催化劑用量。在此基礎上，他們發(fā)展出“安全低溫氨現(xiàn)場制氫—提純—加氫”一體站成套裝備技術，制氫成本較高壓儲氫顯著降低。
去年9月，全國首座氨現(xiàn)場制氫加氫一體示范站在福建長樂建成，標志著氨制氫加氫技術進入應用示范階段。
商業(yè)化前景廣闊
氨是關系國計民生的基礎化工原料，作為儲氫介質，優(yōu)勢明顯。我國傳統(tǒng)的合成氨通常以煤為原料，氫氣與空氣分離制備的氮氣在催化劑作用下在高溫高壓條件下合成氨，危險系數(shù)大，且能耗高。打破這種局面得益于我國化肥催化劑技術的進步。
“‘氨—氫’能源綠色循環(huán)路線是將可再生能源電力電解制氫技術結合低溫低壓的綠色合成氨技術，把大規(guī)模的風、光等可再生能源電力電解制氫后再高效合成氨，把這些綠色電力儲存在氨里，氨再作為能源運輸?shù)饺珖鞯厥褂谩?rdquo;江莉龍介紹。
今年1月，福州大學紫金氫能和廈門金龍共同研發(fā)出全國首輛“氨—氫”燃料電池客車，實現(xiàn)氫能在汽車上的即產(chǎn)即用，具有加注時間短、續(xù)航里程長、安全高效、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，為“氨—氫”能源在車用燃料電池領域的商業(yè)化推廣提供了一條重要的技術路徑。
據(jù)了解，一輛氫燃料電池客車不到10分鐘便可完成氫氣充注，加滿氫后能行駛近400千米。預計2025年該技術年產(chǎn)值超百億元，預計到2030年可減排二氧化碳5600萬噸/年。該項目還被列入福建省科技廳重大專題專項。
