許多朋友問筆者，發(fā)展燃料電池汽車，氫氣從哪里來？我一直在尋找答案，還是認(rèn)為不太理想。于是靜下心來，找資料，歸納分享。

一、氫氣從哪里來？

原則性回答是：發(fā)展燃料電池汽車，需要成規(guī)模氫氣供應(yīng)，這是必然的。大自然里沒有氫氣，這是常識。如果不能保障氫氣，發(fā)展氫燃料電池就沒有意義。目前已經(jīng)找到資料介紹說，通過工業(yè)上制“氫”是基本途徑，主要有：

①電解“氫”。這是中學(xué)里就學(xué)過的知識，許多人也做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)。許多專家介紹利用太陽能、風(fēng)能等自然能量進(jìn)行水的電解，可行實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；

②從化工副產(chǎn)物中提取氫氣。許多專家也介紹說，武鋼等煉鋼過程中會產(chǎn)生富“氫”，這個(gè)專家們紛紛推薦的；

③采用來自生物的甲醇甲烷制取氫氣。目前有一些專家在研制車載制氫技術(shù)和裝備；

④其他采用化石燃料制取氫氣。專業(yè)性很強(qiáng)，比較復(fù)雜。

以上并沒有回答這些制氫技術(shù)和方法，能不能滿足發(fā)展氫能汽車推廣應(yīng)用的需要。

二、可以工業(yè)化制氫方法，來保障氫能汽車推廣應(yīng)用

發(fā)展燃油汽車，前提是有充足的汽油、柴油資源；發(fā)展天然氣汽車，其前提是有充足的天然氣資源；發(fā)展電動汽車，其前提是有豐富的“電”資源。同理，發(fā)展燃料電池汽車，前提也必須是有滿足要求的“氫氣”。滿足要求，基本上有兩層意思，一是氫氣生產(chǎn)是可以工業(yè)化的；二是以工業(yè)化生產(chǎn)的“氫氣”質(zhì)量是能滿足燃料電池發(fā)電要求，且能保障供應(yīng)。工業(yè)化制氫設(shè)備及設(shè)施，如圖1所示。

圖1 工業(yè)化制氫設(shè)備及設(shè)施

1）焦?fàn)t氣中取純氫法

許多專家認(rèn)為，我國工業(yè)副成品（如：焦?fàn)t氣）的富氫比較充足，這是我國要發(fā)展燃料電池汽車要的氫氣來源之一，工業(yè)副成品富氫生產(chǎn)過程如圖2所示。

圖2 工業(yè)副成品富氫生產(chǎn)過程

焦?fàn)t氣是煉焦行業(yè)的副產(chǎn)品。我國是世界上第一鋼產(chǎn)大國，焦?fàn)t氣含有富氫（純度含量比較大的氫氣），目前焦?fàn)t氣沒有充分利用起來。發(fā)展氫能汽車，可以帶動焦?fàn)t氣提純工業(yè)；發(fā)過來說，焦?fàn)t氣提純工業(yè)起來了，氫能汽車用氫，供應(yīng)上就有基本保障。

①原理是：利用固體吸附劑對氣體的吸附，利用吸附具有選擇性，以及氣體在吸附劑上的吸附量隨其分壓的降低而減少的特性，實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離和吸附劑的再生，達(dá)到生產(chǎn)純制氫的目的。

②悖論：是先發(fā)展焦?fàn)t氣提純工業(yè)？還是先發(fā)展氫能汽車工業(yè)。這與傳統(tǒng)汽車發(fā)展過程是不同的，傳統(tǒng)汽車發(fā)展，油是有保障供應(yīng)的。

2）天然氣制氫法

①天然氣制氫的原理

在一定的壓力和一定的高溫及催化劑作用下，天然氣中烷烴和水蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

②天然氣制氫工藝

天然氣經(jīng)過沸鍋換熱、進(jìn)人變換爐使CO變換成H2和CO2。再經(jīng)過換熱、冷凝、汽水分離,在程序控制下，將氣體依序通過裝有3種特定吸附劑的吸附塔，由變壓吸附(PSA)升壓吸附N2、CO、CH4、CO2，提取產(chǎn)品氫氣，如圖3所示。

圖3   天然氣制氫工藝示意圖

③悖論：

i）天然氣是化石燃料，從工藝流程上看，生產(chǎn)過程會排出二氧化碳等溫室氣體，導(dǎo)致燃料電池環(huán)保價(jià)值降低；

ii）天然氣已經(jīng)成功用于汽車，如壓縮的天然氣汽車、液態(tài)的天然氣汽車。天然氣汽車相比燃油汽車是比較清潔的汽車，目前天然氣汽車發(fā)展空間還有比較大?；谶@一點(diǎn)，把天然氣轉(zhuǎn)換氫氣，再用于汽車用，邏輯上說不過去。

3）電解制氫法

電解制氫法，大家都理解。但是電解制氫工業(yè)生產(chǎn)，要有充足電和水做為前提條件。如用山區(qū)（高原）風(fēng)能（太陽能）發(fā)電來電解制氫，但是沒有充足的水資源保障；如海邊風(fēng)能發(fā)電和海水來電解制氫，還比較可行。但是這樣制造出來的氫，如何運(yùn)輸?shù)狡嚰惺褂玫牡胤剑?/p>

①電解制氫過程

電能、風(fēng)能發(fā)電制氫法過程，見圖4:

圖4  電能、風(fēng)能發(fā)電制氫法過程示意圖

②悖論

i）電能、風(fēng)能發(fā)電來電解制氫，是對電能、風(fēng)能發(fā)電來說，是一個(gè)出路，但是生產(chǎn)來氫，氫能如何有效供給汽車用？

ii）如果用電網(wǎng)電來電解制氫，目前電電動汽車已經(jīng)成規(guī)模了，當(dāng)務(wù)之急，如何給電動汽車充電，而不是把電解氫，給燃料電池發(fā)電。

4）甲醇裂解制氫法

（1）甲醇裂解制氫的工藝過程

是甲醇和鹽水按一定的配比混合,加熱至270℃左右的混合物蒸汽，在催化劑(Cu-Zn-Al)或者(Cu-Zn-Cr)的作用下,發(fā)生催化裂解和轉(zhuǎn)化反應(yīng)。甲醇裂解制氫工廠工藝流程，如圖圖5所示。

圖5  甲醇裂解制氫工藝流程

（2）車載甲醇裂解制氫困難重重

甲醇裂解制氫要有熱源， 車載甲醇裂解制氫困難之一熱源如何供給？  其工藝復(fù)雜，簡化流程，如果保障車載甲醇裂解制氫的純度，純度不達(dá)標(biāo)的氫氣，燃料電池不能用，否則燃料電池系統(tǒng)壽命嚴(yán)重折壽。

5）四種工業(yè)化制氫方法比較

石油類、天然氣或煤為原料造氣來分離制氫需龐大投資，“相當(dāng)于半個(gè)合成氨”，只適用于大規(guī)模用戶。對中小用戶電解水可方便制得氫氣，但能耗很大，每立方米氫氣耗電達(dá)～6度，且氫純度不理想，雜質(zhì)多，甲醇裂解制大規(guī)模生產(chǎn)，規(guī)模也受到限制。以上四種工業(yè)化制氫方法有優(yōu)、缺比較，如表1所示。

表1   四種工業(yè)化制氫方法

6）氫氣在工業(yè)上有著廣泛的用途

近年來，由于精細(xì)化工、粉末冶金、油脂加氫、林業(yè)品和農(nóng)業(yè)品加氫、生物工程、石油煉制加氫等的迅速發(fā)展，對純氫需求量急速增加。

發(fā)展氫燃料清潔汽車，一定會讓其他工業(yè)爭搶“氫氣”源，再進(jìn)一步分析，把稀缺的“氫氣”燒掉，是不是不劃算？

7）制氫有多種途徑，但是對汽車而言都不太理想

①天然氣制氫和焦?fàn)t氣制氫均適用于大規(guī)模制氫，但也均受限于原料的供應(yīng)，并且具有污染性，而天然氣制氫，依然需要化石燃料作為原料。

②焦?fàn)t氣制氫利用的是煉焦的副產(chǎn)物，但如何去除其中的污染物，目前還沒有科學(xué)而經(jīng)濟(jì)可行的辦法；

③甲醇裂解制氫具有投資低、建成快、無污染等特點(diǎn)，并且甲醇作為原料可以更為靈活，但甲醇裂解制氫難以進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。

8）對氫能汽車更關(guān)心是加氫站在哪里？

據(jù)介紹，國內(nèi)加氫站已經(jīng)有4個(gè)，分別是2006年建成的北京加氫站，2008年建成的上海安亭加氫站，2011年建設(shè)了簡易的加氫站，2015年最新建成的鄭州宇通加氫站。上海安亭加氫站始建于2007年11月。

目前，我國還沒有加氫站長期規(guī)劃，不過我國加氫站的設(shè)計(jì)建造和氫氣的運(yùn)輸存儲都制訂了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展燃料電池已經(jīng)國家層面戰(zhàn)略規(guī)劃，接下來有關(guān)如何發(fā)展輕能產(chǎn)業(yè)，如氫氣產(chǎn)業(yè)的布局（生產(chǎn)廠家、運(yùn)輸、加氫站）會一步一步展開的。

三、總結(jié)

發(fā)展發(fā)展燃料電池汽車，氫氣從哪里來？目前主機(jī)廠的重心，還是把自己專業(yè)層面的技術(shù)難題解決到位。燃料電池汽車規(guī)模起來了，氫氣從哪里來？會有那一個(gè)行業(yè)的企業(yè)去研究和思考的。目前燃料電池汽車規(guī)模很小，對氫氣從哪里來，主機(jī)廠還不用太擔(dān)心。

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