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儲藏技術促使氫燃料跨國運輸或成現實

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  作為用于燃料電池車的燃料,日本一直將國內煉油廠和鋼鐵廠制造的氫氣視為有力候選。但隨著儲藏和運輸技術的進步,在海外生產氫氣也將成為一個重要選項。

  OFweek節能網訊:作為用于燃料電池車的燃料,日本一直將國內煉油廠和鋼鐵廠制造的氫氣視為有力候選。但隨著儲藏和運輸技術的進步,在海外生產氫氣也將成為一個重要選項。

  安倍政權列入發展戰略的燃料電池車預定于2015年投放市場。為此,氫氣制造和供應設備等基礎設施的技術開發正在加速。

  日本吉坤日礦日石能源公司為燃料電池車使用的高純度氫氣開發出了新型提純技術。這項技術通過組合使用含有鈀成分、只能透過氫氣的分離膜與吸附并去除二氧化碳的分離膜,可從混合氣體中提取高純度氫氣。與過去的技術相比,氫氣回收率可提高2成,使制造成本壓縮約1成。

  為了實現氫社會,石油批發企業對于氫氣供應的商業化最為積極。這是因為煉油廠擁有大規模的氫氣制造能力。日本石油能源技術中心7月公布的推測顯示,以日本國內煉油廠的生產能力,一年可向燃料電池車等供應氫氣43億立方米(常溫常壓)。

  剩余的氫氣產能

  煉油廠制造的氫氣分為2種。一種是在使用原油蒸餾而成的石腦油制造汽油的過程中產生的副產氣體。年產量達年85億立方米。

  但這種副產氣體不會向外部供應。因為煉油廠中的脫硫等工藝需要比副產量更多的氫氣。

  因此,煉油廠購置了大型氫氣制造裝置。以輕質石腦油等為原料制造氫氣。日本所有煉油廠的總計年產能高達100億立方米。

  然而,隨著制造技術的進步和汽油需求的減少,脫硫所需的氫氣大量減少?,F在,氫氣的實際產量為57億立方米。也就是說,有43億立方米生產余力。這剛好是石油能源技術中心公布的“可供應氫氣量”。燃料電池車使用1立方米氫氣大約可行駛10公里。如果把1年行駛1.2萬公里作為標準情況,那么,如果剩余的氫氣制造裝置滿負荷運轉,大約可以滿足360萬輛燃料電池車的燃料需求。

  除了煉油廠之外,鋼鐵廠也大量制造氫氣。干餾煤炭時產生的焦爐煤氣中含有55%左右的氫氣,全國生成的氫氣副產品多達50億立方米。再加上石油化學、制堿工業的副產量,能夠調配給燃料電池車等使用的氫氣有一百幾十億立方米之多。

  日本政府著眼于豐富的副產氫氣和氫氣生產設備的剩余能力,描繪出了氫社會藍圖。但現實情況似不會完全按照藍圖發展。巖谷產業公司氫氣部部長上田恭久認為:“政府的目標是在2025年(燃料電池車保有量)達到200萬輛,到那時,單靠國內的氫氣無法滿足燃料需求?!?/p>

  其理由是,副產氫氣并不是全部用作燃料電池車的燃料?,F在,剩余的副產氫氣部分供作工業氣體等,但大部分是作為能源在公司內部消費。鋼鐵等企業如果對外銷售氫氣,就必須另行采購自己需要的能源。就目前的情況而言,當燃料電池車進入普及期,氫燃料需要以能夠與汽油競爭的價格供應時,供應氫氣能否成為一項業務還很難說。而且,氫燃料的提純需要追加成本。因此企業很可能會作出“自行消費更合理”的判斷。

  剩余的氫氣產能

  煉油廠制造的氫氣分為2種。一種是在使用原油蒸餾而成的石腦油制造汽油的過程中產生的副產氣體。年產量達年85億立方米。

  但這種副產氣體不會向外部供應。因為煉油廠中的脫硫等工藝需要比副產量更多的氫氣。

  因此,煉油廠購置了大型氫氣制造裝置。以輕質石腦油等為原料制造氫氣。日本所有煉油廠的總計年產能高達100億立方米。

  然而,隨著制造技術的進步和汽油需求的減少,脫硫所需的氫氣大量減少?,F在,氫氣的實際產量為57億立方米。也就是說,有43億立方米生產余力。這剛好是石油能源技術中心公布的“可供應氫氣量”。燃料電池車使用1立方米氫氣大約可行駛10公里。如果把1年行駛1.2萬公里作為標準情況,那么,如果剩余的氫氣制造裝置滿負荷運轉,大約可以滿足360萬輛燃料電池車的燃料需求。

  除了煉油廠之外,鋼鐵廠也大量制造氫氣。干餾煤炭時產生的焦爐煤氣中含有55%左右的氫氣,全國生成的氫氣副產品多達50億立方米。再加上石油化學、制堿工業的副產量,能夠調配給燃料電池車等使用的氫氣有一百幾十億立方米之多。

  日本政府著眼于豐富的副產氫氣和氫氣生產設備的剩余能力,描繪出了氫社會藍圖。但現實情況似不會完全按照藍圖發展。巖谷產業公司氫氣部部長上田恭久認為:“政府的目標是在2025年(燃料電池車保有量)達到200萬輛,到那時,單靠國內的氫氣無法滿足燃料需求?!?/p>

  其理由是,副產氫氣并不是全部用作燃料電池車的燃料?,F在,剩余的副產氫氣部分供作工業氣體等,但大部分是作為能源在公司內部消費。鋼鐵等企業如果對外銷售氫氣,就必須另行采購自己需要的能源。就目前的情況而言,當燃料電池車進入普及期,氫燃料需要以能夠與汽油競爭的價格供應時,供應氫氣能否成為一項業務還很難說。而且,氫燃料的提純需要追加成本。因此企業很可能會作出“自行消費更合理”的判斷。

  

 

  出于以上觀點,大型設備企業日本千代田化工建設公司開發的在液體化學物質中貯氫的技術受到了關注。

  氫氣與甲苯反應后會生成名為甲基環己烷(MCH)的液態化學物質。千代田化工在全球率先開發出了使用1納米以下的鉑微粒催化劑,從甲基環己烷中提取氫氣的技術。氫氣的液化需要零下253℃的極低溫冷卻,而甲基環己烷能夠在常溫常壓下儲藏、運輸,體積只有氫氣的500分之1。

  千代田化工的構想是,利用中東等氣田地區出產的天然氣制造氫氣,并在當地將氫氣制成甲基環己烷,再利用化學品船運送到日本,然后供應氫氣。關于這樣做的理由,總工程師岡田佳巳說:“如果是在氣田近在咫尺的原產國,當地天然氣采購價格只是日本進口液化天然氣的10分之1?!?/p>

  氫氣應在海外生產還有另一個重要的理由。

  實際上,如果以化石燃料為原料,在生產氫氣的同時,還會產生大量二氧化碳。即便是發生量最少的天然氣(甲烷),制造1立方米氫氣也要排放0.9公斤的二氧化碳。日本汽車研究所的調查顯示,如果把燃料的制造工序包含在內,燃料電池車的二氧化碳排放量與汽油混合動力車相當。

  

 

  氫社會和燃料電池車的構想原本是為了遏制二氧化碳排放。如果以化石燃料為原料,只有同時采取捕集發生的二氧化碳并將之封存到地下的“二氧化碳捕獲和封存”(CCS)等對策,氫氣才稱得上是“清潔燃料”。但實際情況是,適合進行封存的地方是油田、氣田等原料產地,而這些產地大都在海外。

  德國已經成立了國家項目,研究在使用氫氣的同時,把產生的二氧化碳作為化學原料加以活用。如要實現氫社會,就需要開展二氧化碳捕獲和封存及充分利用二氧化碳的相關研究。

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