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科普时报(2024-03-08):以氨为载体突破储氢瓶颈

发布日期:2024-03-11 阅读量:

31日,上市企业海泰新能发布公告称,拟对全资子公司增资9600万元,主要用于康保—曹妃甸氢气长输管道项目建设。张家口生产的“绿氢”将通过管道源源不断输送到唐山市,用于交通、氢冶金、工业用氢等领域。

氢气是自然界中最小的分子,单位体积产生的能量极为有限,通常采用3570Mpa(压强单位)的高压气态形式储存,需要消耗大量能量,且易燃易爆,一旦泄露就会存在巨大的安全隐患。因此,氢的储运是制约氢能产业发展的“痛点”,亟需发展安全、高效、低成本,且大容量的储运氢新途径。

氨是关系国计民生的基础化工原料,作为储氢介质具有能量密度高、储运成本低、终端无碳排放、安全性高、产业基础成熟的优势。世界各国已陆续启动氨能源相关规划和示范,我国于2022年先后将氨作为新型储能载体和燃料,首次列入国家发展实施方案中。

作为能源“桥梁”,氨可将传统的合成氨工业、氢能源及可再生能源产业相融合,贯通传统化工产业和新能源产业,走出一条符合我国能源结构特点的“可再生能源电力制氢—氨液态储氢—安全低成本运氨—无碳用氢或氨”的全链条“零碳”绿色能源循环特色经济路线,为氢能源产业开拓一条无碳化的能源生产及利用新模式。

可再生能源光伏、风电和水电具有季节性和波动性的特点,导致存在大量“弃风、弃光和弃水”现象。针对这些问题,在源头可利用西北、西南的大量“三弃”可再生能源电力,建设绿色合成氨厂,将电能转化为氨的化学能。

氨既可以作为基础化工原料,也可以通过管道、公路、铁路和水运运输至终端用能场所,实现能源消纳与区域性再分配。作为能源,氨可通过氨分解反应转化为氢能、通过氨—氢燃料电池、进入氨内燃机或燃气轮机燃烧这几种主要方式进入应用路径。

通过氨分解反应转化为氢能,应用于加氢站和氢能动力载具等场景。国内首个氨现场制氢加氢一体化示范站于20228月示范运行,以氨作为储氢载体可灵活调整产能,实现氢气的现产现用,解决高密度储运氢气的安全性问题,加氢成本可从现有高压气态储氢加氢站每公斤6080元降至40元以下,为氢能产业发展提供安全经济且稳定的氢能供应链。

通过氨—氢燃料电池甚至直接氨燃料电池转化为电能,用于分布式或固定式发电和备用电源等场景。直接氨燃料电池可让氨进入燃料电池直接发电,但尚处于实验室阶段,亟待技术突破。氨—氢燃料电池通过耦合氨制氢和氢燃料电池技术,已处于初步商业化应用阶段。20222月,国内首台氨—氢燃料电池发电站正式交付,为福建龙岩一经常性离网基站提供不间断的电力保障。20231月,我国首辆氨—氢燃料电池客车于福州启动。相较于汽柴油内燃机,氨—氢燃料电池具有零碳排放、高安全性、低燃料成本、无噪音等优势,为通信基站、数据中心、海岛、高山等场景的应急备电、离网供电及热电联供,提供安全、清洁、高效的解决方案,还可为车用船用动力系统、军用电站或动力系统等领域提供新型清洁能源系统。

1822年,氨发动机的概念就已被提出,1905年第一台氨发动机诞生。近年来,由于碳排放等环保政策,以氨替代化石燃料的热机技术再次蓬勃发展,有望提供大功率动力或大规模供能。

发展氨—氢能源革新技术,打造一条具有全自主知识产权且不依赖国外能源的自主绿色能源产业链,对保障国家能源安全、建设能源强国具有重要意义。

科普时报:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjwzb/html/2024-03/08/content_568189.htm?div=-1


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2021年5月24日 星期一

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科普时报(2024-03-08):以氨为载体突破储氢瓶颈

发布日期:2024-03-11 阅读量:

31日,上市企业海泰新能发布公告称,拟对全资子公司增资9600万元,主要用于康保—曹妃甸氢气长输管道项目建设。张家口生产的“绿氢”将通过管道源源不断输送到唐山市,用于交通、氢冶金、工业用氢等领域。

氢气是自然界中最小的分子,单位体积产生的能量极为有限,通常采用3570Mpa(压强单位)的高压气态形式储存,需要消耗大量能量,且易燃易爆,一旦泄露就会存在巨大的安全隐患。因此,氢的储运是制约氢能产业发展的“痛点”,亟需发展安全、高效、低成本,且大容量的储运氢新途径。

氨是关系国计民生的基础化工原料,作为储氢介质具有能量密度高、储运成本低、终端无碳排放、安全性高、产业基础成熟的优势。世界各国已陆续启动氨能源相关规划和示范,我国于2022年先后将氨作为新型储能载体和燃料,首次列入国家发展实施方案中。

作为能源“桥梁”,氨可将传统的合成氨工业、氢能源及可再生能源产业相融合,贯通传统化工产业和新能源产业,走出一条符合我国能源结构特点的“可再生能源电力制氢—氨液态储氢—安全低成本运氨—无碳用氢或氨”的全链条“零碳”绿色能源循环特色经济路线,为氢能源产业开拓一条无碳化的能源生产及利用新模式。

可再生能源光伏、风电和水电具有季节性和波动性的特点,导致存在大量“弃风、弃光和弃水”现象。针对这些问题,在源头可利用西北、西南的大量“三弃”可再生能源电力,建设绿色合成氨厂,将电能转化为氨的化学能。

氨既可以作为基础化工原料,也可以通过管道、公路、铁路和水运运输至终端用能场所,实现能源消纳与区域性再分配。作为能源,氨可通过氨分解反应转化为氢能、通过氨—氢燃料电池、进入氨内燃机或燃气轮机燃烧这几种主要方式进入应用路径。

通过氨分解反应转化为氢能,应用于加氢站和氢能动力载具等场景。国内首个氨现场制氢加氢一体化示范站于20228月示范运行,以氨作为储氢载体可灵活调整产能,实现氢气的现产现用,解决高密度储运氢气的安全性问题,加氢成本可从现有高压气态储氢加氢站每公斤6080元降至40元以下,为氢能产业发展提供安全经济且稳定的氢能供应链。

通过氨—氢燃料电池甚至直接氨燃料电池转化为电能,用于分布式或固定式发电和备用电源等场景。直接氨燃料电池可让氨进入燃料电池直接发电,但尚处于实验室阶段,亟待技术突破。氨—氢燃料电池通过耦合氨制氢和氢燃料电池技术,已处于初步商业化应用阶段。20222月,国内首台氨—氢燃料电池发电站正式交付,为福建龙岩一经常性离网基站提供不间断的电力保障。20231月,我国首辆氨—氢燃料电池客车于福州启动。相较于汽柴油内燃机,氨—氢燃料电池具有零碳排放、高安全性、低燃料成本、无噪音等优势,为通信基站、数据中心、海岛、高山等场景的应急备电、离网供电及热电联供,提供安全、清洁、高效的解决方案,还可为车用船用动力系统、军用电站或动力系统等领域提供新型清洁能源系统。

1822年,氨发动机的概念就已被提出,1905年第一台氨发动机诞生。近年来,由于碳排放等环保政策,以氨替代化石燃料的热机技术再次蓬勃发展,有望提供大功率动力或大规模供能。

发展氨—氢能源革新技术,打造一条具有全自主知识产权且不依赖国外能源的自主绿色能源产业链,对保障国家能源安全、建设能源强国具有重要意义。

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