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【氢社会的未来】(1)有望形成160万亿日元市场

2013年12月10日08:47    

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使用氢气作为燃料的燃料电池车即将在两年后上市销售。在汽车企业竞相为压缩车辆价格而开发技术的同时,供氢基础设施的建设也已经展开。作为燃烧时不排放二氧化碳的能源,氢气要想为构建低碳社会助一臂之力,还必须跨越几道难关。

从全球采购氢气,为燃料电池车(FCV)、办公楼和家庭的燃料电池热电联产设备,以及火力发电提供燃料——到2030年代,或许将出现这样的景象。

氢气与氧气混合燃烧只生成水和热,是不排放二氧化碳的能源。如果用作燃料电池和燃气火力发电的燃料,就能实现发电时不排放二氧化碳,从而促进低碳社会的实现。

氢气并非像化石燃料那样,通过开采即可获得。现在常见的制造方式,是对天然气、石油、煤炭进行改质。也就是利用催化剂,使化石燃料中含有的烃与高温高压的水蒸气发生反应。在钢铁厂、炼油厂制造钢铁和汽油的过程中,煤炭和石油中含有的烃也会生成氢气。这叫作副生氢气。除此之外,向水中通电使水分解也能制造出氢气。

燃料电池车上市成为出发点

氢气如今之所以备受关注,一个原因是丰田汽车公司和本田技研工业公司即将在2015年上市燃料电池车。两家公司已于11月相继发布了试制车。日产汽车公司也计划在2017年上市燃料电池车。

在燃料电池车上市之际,石油批发公司和燃气公司也将开始在日本国内运营100座加氢站。经营化石燃料的企业将摇身一变,成为氢气供应者。按照计划,到有望实现全面普及的2020年,加氢站将增加到1000座。伴随燃料电池车上市的号角,氢供应链(供应网)的商业化也将启动。

氢气成为关注焦点的另一个原因是,有些企业正跃跃欲试,准备把海外制造的氢气进口到日本。这与石油和燃气公司利用日本国内制造的氢气开展业务形成了鲜明对比。进口氢气的关键在于长途运输氢气的技术,并且还要有能够以低廉的价格大量供应氢气的国家。

装入普通塑料瓶中的氢气

“这里面装的是氢气”,在千代田化工建设公司氢链事业推进单元代理总经理、氢事业推进部门负责人白崎智彦这样说道。他手中拿着一个市面上常见的塑料瓶,其中装着透明的液体。时间是10月16日清晨,当时,日本自由民主党议员与政府的课长级官员正在召开研究会。

过去,氢气无法在常温常压下装入塑料容器运输。而千代田化工开发的“有机化学氢化物法”能够使氢气与甲苯发生反应,生成“甲基环己烷”(MCH)液体。从甲基环己烷中分离氢气虽然一直是个难题,但借助自主开发的催化反应技术,千代田化工取得了成功。

上面的容器中盛装的是氢气与甲苯反应制成的甲基环己烷。右侧是千代田化工建设的贮氢脱氢验证设备。

一般来说,运输氢气有两种形式,一是直接在高压下压缩气体的“压缩氢气”,二是在零下253℃的极低温度下液化的“液氢”。压缩氢气适合为燃料电池车加气。相比压缩氢气,液氢则具有储藏、运输效率高的特点。

而甲基环己烷在常温常压下能够压缩到原本体积的500分之1。可以沿用现有的基础设施,使用运输化学原料的“化学品运输船”和货运列车运输。

千代田化工将首先向产油国的化学原料工厂采购副生氢气,在当地制成甲基环己烷,然后进口到日本。该公司将于2015财年在川崎市沿海的工业区建成投产一座利用甲基环己烷分离氢气的工厂。利用现有的管线,向该地区的化学企业和石油公司输送、销售氢气。业务初期瞄准的是炼油厂的脱硫工艺,以及化学产品原料的需求。氢气的售价将力争达到1立方米330日元。与该公司合作开展业务的川崎市称,计划1年销售约7亿立方米。

与此同时,千代田化工还将开拓氢气作为燃料的需求。争取于2015财年,使世界上第一座商用化氢气发电站在川崎市投入运转。将把进口的氢气与化石燃料混合制成燃料。氢气比例预计最大为70%。该公司准备首先展示成功案例,借此取得发电公司和社会对于氢气发电的信赖。白崎信心十足地说:“2030年~2050年,如果氢气发电能够占到日本发电总量的25%,就能在降低成本的同时减少二氧化碳。”

川崎重工业公司也计划从2017年开始,着手开展从澳大利亚进口氢气的业务。该公司将全面分析业务前景,如商用化有望,就在2030年增加进口量。按照估算,能够进口的总量可供1台65万千瓦功率的燃气轮机联合发电机,或是约300万辆燃料电池车使用1年。此外,该公司还在考虑从俄罗斯进口氢气。

川崎重工争取在2030年投入商用化的液氢运输船(左)。将充分利用该公司的液氢储罐和油罐车技术(上)。

 

(责编:值班编辑、庄红韬)

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