氫氣轉化：規避氫能事故，開辟應用新途徑

近來

，國家動力局歸納司發布《避免電力出產事端的二十五項要點要求(2022年版)(征求意見稿)》，其間第2項“避免火災事端”的第6條是“避免氫氣體係爆破事端”
，提出發電機氫氣冷卻體係、氫站或氫氣體係在運行、修理
、氫氣純度、排放等方麵的8項要求。這是電力出產中用鮮血換來的名貴經曆
，價值極大，應該推行履行，也值得其他涉氫部門學習借鑒。

動力用氫比工業用氫更危險

氫氣能夠用作工業原料，我國年產氫氣超越2500萬噸，80%用於合成氨。這些工業部門現已建立起完善的安全操作規程
，再加上氫氣從出產、傳送到運用都在企業內部的密封管道和容器中
，除非泄漏、決裂會造成事端外
，正常出產中的事端很少，安全是有保障的。

現今，氫氣作為能量的載體進入動力範疇，一方麵是因為可再生動力電解水製得的氫氣能夠長時間寄存

，這一點勝過儲能電池;另一方麵
，燃料電池技能的前進使得氫氣有了用武之地。於是，開展氫能和氫燃料電池電動轎車呼聲很高。

可是，以相同用氫量估計，動力氫氣的事端概率將遠高於工業氫氣，主要有如下理由。

shouxian，woguoqingnengchuchandiyuyunyongdijiangeyouyuan，buzhigaoyaguanxianjianshehaozijuda，bingqieguancaideqingcuijiandanyinqianquanwenti。liru，yongguanzhuanggaoyarongqiyunsong
，duantukexing
，yuanchengdenenghaoguogao，jingjishangbukexing。ergongyeyongqingshijiudichuchan
、就地運用。其次，動力氫氣從出產到終端運用要通過產地儲存
、緊縮、輸運、用地儲存、zaixingjinsuofenzhuangdengxuduohuanjie

，yaozaibutongrongqijianfashengduocizhuanyi
，yinfaanquanwentidehuoxuxingzengjia
，ergongyeyongqingduozaiyigemibideguanxiantixizhongwancheng。zuihou，jiaqingzhangaodufensan
，dianduomianguang;燃料電池電動轎車更是星羅棋布，發生事端的概率要比工業集中用氫大得多。

動力氫氣現在用量尚少，但國內外現已多次出現事端。北京大學教授李星國新出書的《氫與氫能》一書以43頁的篇幅詳細講述了“氫氣的安全性”，介紹事端、分析原因

、羅列措施
，內容豐富，值得研讀。

氫氣轉化有利於提高安全性

動力氫氣的儲存
、運送、分發等環節難題多，安全性差。將氫氣轉化為液態動力主要有體積縮小、體積能量密度提高級優勢，可是還需歸納對比安全性、出產本錢，以及全過程的能量轉化功率。

液氫的密度比常溫氫氣約高780倍

，明顯有利於儲運。可是，液氫需在20K的低溫下保存
，緊縮—液化耗能很高
，容器要用極好的低溫絕熱材料
，每天還會蒸騰發生約1%氣態氫。因而，其除具有氫氣一切的安全隱患外
，還有超低溫引起的一係列問題，如金屬延展性下降、連接部失掉密封性、對(dui)人(ren)體(ti)的(de)凍(dong)傷(shang)等(deng)。因(yin)而(er)
，除(chu)航(hang)天(tian)等(deng)不(bu)計(ji)工(gong)本(ben)的(de)特(te)種(zhong)用(yong)途(tu)外(wai)，液(ye)氫(qing)並(bing)不(bu)適(shi)於(yu)作(zuo)為(wei)普(pu)遍(bian)運(yun)用(yong)的(de)氫(qing)能(neng)。日(ri)本(ben)現(xian)在(zai)正(zheng)在(zai)嚐(chang)試(shi)從(cong)海(hai)外(wai)運(yun)回(hui)液(ye)氫(qing)，其(qi)後(hou)效(xiao)當(dang)拭(shi)目(mu)而(er)待(dai)。

將氫氣轉化為動力液氨

，能夠工業化規劃出產，工藝成熟，設備齊全，可完成較高密度儲存、運送。可是，液氨的儲存、運送也需加壓，並且運用時分解放氫既要吸熱又有毒，弊大利小。

數(shu)據(ju)顯(xian)現(xian)
，乙(yi)醇(chun)的(de)體(ti)積(ji)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)高(gao)。乙(yi)醇(chun)可(ke)從(cong)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)經(jing)光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)轉(zhuan)化(hua)生(sheng)成(cheng)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)轉(zhuan)化(hua)而(er)來(lai)

，是(shi)可(ke)再(zai)生(sheng)的(de)動(dong)力(li)。遺(yi)憾(han)的(de)是(shi)，它(ta)至(zhi)今(jin)還(hai)難(nan)以(yi)簡(jian)易(yi)地(di)從(cong)氫(qing)氣(qi)轉(zhuan)化(hua)而(er)成(cheng)。

相比之下，在高溫文催化劑作用下，能夠一步將氫氣轉化為二氧化碳製甲醇，能量轉化功率現已大於50%。qitijinengliangmidubudi
，youyiyuchucunyunsong
，anquanxingyuangaoyuqingqi。buzhiruci，cijuhaixiaochulebenyaopaifangdaodaqizhongdeeryanghuatan，weitanzhonghezuogongxian。zhezhongjiachunkechengzhiwei“綠氫甲醇”。

迄今為止
，冰島已完成年產4000噸的甲醇出產。中國科學院上海高級研討院與兩家企業合作，開展了二氧化碳加氫製甲醇技能及中試擴大研討
，於2020年7月建成5000噸/年的工業試驗裝置。

由此可見
，此“綠氫甲醇”之路已通。

“綠氫甲醇”拓荒電動轎車新路徑

甲jia醇chun作zuo為wei動dong力li
，可ke通tong過guo多duo種zhong燃ran料liao電dian池chi發fa電dian，也ye可ke重zhong整zheng為wei氫qing氣qi用yong於yu質zhi子zi交jiao換huan膜mo燃ran料liao電dian池chi。可ke是shi，燃ran料liao電dian池chi發fa電dian的de全quan壽shou期qi能neng量liang轉zhuan化hua功gong率lv未wei必bi高gao過guo內nei燃ran機ji。現xian在zai
，國guo內nei用yong煤mei製zhi甲jia醇chun(可稱為“灰氫甲醇”)的內燃機轎車技能現已成熟
，製作本錢和運用方便性遠勝過燃料電池。“綠氫甲醇”當然也可這樣運用
，這就成就了零排放的“綠氫甲醇轎車”。

為了大幅度節約“綠氫甲醇”，應該開展“綠氫甲醇增程式電動車”，其裝量較少的電池由風力或光伏發電提供充電電能;用內燃機作增程器，不燒油而用“綠氫甲醇”;車上蓄電與發電並聯，節省燃料50%;不必常充電即可行長裏程。這種複合動力體係堪稱珠聯璧合
，是氫能轎車的升級，也是未來純電動車的開展方向。

氫氣轉化為甲醇，拓荒了氫能應用和增程式電動車的美好應用新途徑，亟待政府布局。上海市具備條件率先開展“綠氫甲醇增程式電動車”
，可將其列入相關開展規劃，與氫燃料電池電動車開展並行不悖，為全國開路。

如此
，則用了氫能而回避了遍用氫氣的危險，且完成了轎車的碳中和。

(作者係中國工程院院士)

中國科學報作者：楊裕生

標簽：

氫氣轉化氫能

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