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$三聚環(huán)保(SZ300072)$ 氨氫電池技術(shù)的意義,并不僅僅在于解決氫的儲運、安全問題,對于解決氫...


首先來看氫的來源問題。氨氫燃料電池的氫氣來源于氨的分解,而我國合成氨工業(yè)主要的技術(shù)路線是煤制合成氨,其原料為煤炭。所以,氨氫電池的氫氣來源實際是煤炭,相當于煤制氫技術(shù)的變種。而目前我國氫源結(jié)構(gòu)正是以煤為主(煤炭成分中約5%為氫)。據(jù)中國氫能標準化技術(shù)委員會統(tǒng)計,在我國氫源結(jié)構(gòu)中,煤炭占到62%,天然氣、電解水及烴、醇類各占19%、1%、18%。我國煤炭資源保有量約1.95萬億噸,假設(shè)10%用于煤氣化制氫,制氫潛力約為243.8億噸。而據(jù)中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(2019版)》預測,到2050年,我國氫氣需求量接近6000萬噸。因此,氨氫電池技術(shù)路線與我國的資源稟賦相匹配,具有氫源基礎(chǔ)豐富的優(yōu)勢。
第二,我國富煤少油,煤炭資源豐富,在我國一次能源消耗中的比重占到60%左右。煤炭的清潔高效利用是一個十分重要而緊迫的問題,煤制氫是其中一條重要的技術(shù)路線。目前,已知的大規(guī)模制備氫氣的工藝包括煤制氫、天然氣制氫、甲醇制氫和電解水制氫等。其中,煤制氫技術(shù)路線成熟高效,可大規(guī)模穩(wěn)定制備,是當前成本最低的制氫方式,經(jīng)濟效益最好。利用我國的煤炭資源稟賦,通過煤制氫技術(shù)將煤炭轉(zhuǎn)換成清潔能源,是我國最具發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展優(yōu)勢的制氫路線之一。氨氫電池技術(shù)以煤制合成氨為氫源,正契合了這一思路,并具有很大的成本優(yōu)勢。我之前發(fā)過一個專門探討三聚氨氫電池技術(shù)的長文,其中計算過氨分解制氫的成本約17.4元每公斤,而目前加氫站供應(yīng)氫氣的價格約70元每公斤。
第三,目前我國合成氨企業(yè)數(shù)量較多,集中度較低,布局較為松散,整體技術(shù)水平較低,行業(yè)面臨產(chǎn)能過剩的形勢已久,供需失衡的矛盾較為突出,發(fā)展現(xiàn)狀不容樂觀。三聚憑借釕基低壓合成氨技術(shù),再結(jié)合氨氫燃料電池項目,既可以為廣大合成氨企業(yè)提升技術(shù)水平,節(jié)能降耗,又可以為其產(chǎn)品開辟新的消納途徑和市場,消化過剩產(chǎn)能,顯著增強效益。并形成三聚釕基低壓合成氨技術(shù)和氨氫燃料電池技術(shù)的良性互動,協(xié)同發(fā)展,有利于兩項技術(shù)的市場推廣。
關(guān)于氨氫燃料電池的其他技術(shù)優(yōu)勢,摘錄我之前的長文中有關(guān)段落如下,供大家參考。有興趣的球友也可參閱全文網(wǎng)頁鏈接。已看過的球友就請?zhí)^哈。
摘錄:技術(shù)優(yōu)勢
三聚的氨氫燃料電池技術(shù)路線,相對于常規(guī)的氫燃料電池,在能量密度、成本和安全性等方面,都有著顯著的優(yōu)勢,并將有效解決目前影響氫燃料電池車推廣的主要痛點。
三聚的氨氫電池技術(shù)路線與常規(guī)氫燃料電池的最大不同,就是以液氨作為儲氫的載體,這將帶來以下優(yōu)勢。
1、儲氫密度(相當于能量密度)高。一般采用質(zhì)量儲氫密度與體積儲氫密度這兩個參數(shù)來評估儲氫系統(tǒng)的儲氫能力。儲氫能力是指可向燃料電池系統(tǒng)輸送的氫氣的可用量除以整個儲存系統(tǒng)的總質(zhì)量/體積,這個儲存系統(tǒng)包括所有儲存的氫氣、介質(zhì)、反應(yīng)劑(如水解系統(tǒng)內(nèi)的水)和系統(tǒng)組件。
在氫燃料電池汽車領(lǐng)域,目前技術(shù)發(fā)展較成熟且應(yīng)用最為廣 泛的是高壓氣態(tài)儲氫。高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)將氫氣壓縮,以高密度氣態(tài)形式儲存,具有成本較低、充放氫速度快等特點,是發(fā)展最成熟的儲氫技術(shù)。以豐田主打的氫燃料電池車型Mirai為例,該車配兩個氣罐,容積分別為60L和62L,總共122L,壓強70MPa,儲氫約5Kg,體積儲氫密度約40g/L。
常溫下液氨的密度為602.8g/L。氨的分子式為NH3,分子量為17,H的原子量為1,所以液氨中氫的質(zhì)量占比為3/17=17.6%。再考慮到氨分解制氫的轉(zhuǎn)化率96%,液氨的體積儲氫密度為602.8*17.6%*96%=102g/L。所以,按體積儲氫密度來算,液氨是高壓氣態(tài)儲氫的2.55倍(102/40=2.55)。也就是說,在同等燃料罐體積下,三聚液氨車的續(xù)航里程將是常規(guī)氫燃料車的2.55倍。目前豐田Mirai每百公里耗氫量1kg,續(xù)航里程約500公里。在同等燃料罐體積下,三聚液氨車的續(xù)航里程將達到500*2.55=1275公里!或在同等續(xù)航里程下,液氨車的燃料罐體積只有常規(guī)氫燃料車的1/2.55=39%,可為汽車節(jié)省更多寶貴的可利用空間,這對乘用車更有著重要意義。所以,從續(xù)航里程和車內(nèi)空間的角度,液氨車比常規(guī)氫燃料車優(yōu)勢顯著。
2、液氨儲存罐的技術(shù)難度、成本都比高壓儲氫罐要小。高壓儲氫罐因為要承受高壓(70Mpa),所以罐體材料要求高,且結(jié)構(gòu)較復雜,由內(nèi)膽、碳纖維強化樹脂層及玻璃纖維強化樹脂層組成,制造成本高。而液氨可以常溫常壓(2.6Mpa)儲存,對罐體要求不高,普通鋼瓶即可,成本低。
3,液氨儲氫的價格優(yōu)勢。目前,加氫站的氫氣銷售價格約70元每公斤,其中含政府補貼20-40元每公斤,運輸、儲存成本20元每公斤(與政府補貼大致抵消),所以實際的氫氣采購價格約70元每公斤。而目前液氨的價格約3000元每噸,按每噸液氨含氫180公斤,分解轉(zhuǎn)化率96%計算,分解得到的氫氣約17.4元每公斤(3000/0.96/180=17.4),遠低于高壓氣態(tài)儲氫方式。
4、液氨儲氫更安全。氫氣的爆炸極限較寬,且無色無味,易泄露,高壓氣態(tài)儲氫的安全隱患比較大。而液氨不可燃,也不易爆炸,低濃度下無毒害,同時液氨泄漏揮發(fā)時有特殊刺激性臭氣味,容易迅速發(fā)現(xiàn)和處置。所以液氨儲氫比高壓氣態(tài)儲氫安全得多。
5、液氨的運輸更方便,成本更低。在今后相當長一段時期內(nèi),加氫站氫氣主要通過長管拖車、槽車和氫氣管道進行運輸。長管拖車運輸存儲壓力為20 MPa,經(jīng)濟運輸半徑為200公里左右;氫氣管道則投資巨大,很難普及。而液氨只需常壓(2.6Mpa)運輸,且儲氫密度更高,所以采用拖車方式運輸更方便,成本更低,經(jīng)濟運輸半徑更大,也更安全。
6、可大幅降低加氫站投資。加氫站作為向氫燃料電池汽車提供氫氣的基礎(chǔ)設(shè)施,是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)中極其關(guān)鍵的重要環(huán)節(jié),產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和商業(yè)化離不開加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。但因為設(shè)備、技術(shù)、安全要求高,加氫站的建設(shè)運營成本遠高于加油站和充電站,使得加氫站建設(shè)緩慢,其數(shù)量不足成為制約氫燃料電池汽車推廣應(yīng)用的主要瓶頸之一。而采用液氨儲氫技術(shù),加氫站可以用氨代替氫的存儲,充氫時再通過氨分解反應(yīng)制氫,隨用隨產(chǎn)。而液氨的存儲條件遠遠溫和于儲氫,與丙烷類似,可直接利用丙烷存儲的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施,大大降低了設(shè)備投入,從而大幅降低加氫站的投資,降低運營維護成本,并提高安全性,有利于加氫站的快速建設(shè)。
7、液氨是一種基礎(chǔ)的化工原料,其來源比純氫要廣泛、易得得多。合成氨企業(yè)在我國各省遍地都是,不像產(chǎn)氫企業(yè)大都集中在煤化工和氯堿化工多的較遠離大中城市的地方,有利于建設(shè)分布式的氨分解制氫加氫站,提高加氫站覆蓋度。合成氨企業(yè)的氫氣來源一般是煤的熱解合成氣的分離提純,比市場上的純氫氣來源容易。該技術(shù)的推廣應(yīng)用也有利于解決合成氨企業(yè)的產(chǎn)能過剩問題。
8、液氨不含碳,燃燒產(chǎn)物為氮氣和水,對環(huán)境無害,零排放。
總之,三聚氨氫燃料電池技術(shù)路線可以系統(tǒng)、有效的解決氫的來源、存儲、運輸、運營成本、安全等氫能產(chǎn)業(yè)的痛點問題,具有無可比擬的優(yōu)勢和巨大的市場前景。
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