9月24日至28日，以“智慧·健康·碳中和”為主題的2021中關(guān)村論壇在北京舉辦。論壇由科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、北京市人民政府共同主辦。
記者在采訪與參觀中發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是論壇研討話題，還是同期舉辦的中關(guān)村論壇展覽（科博會(huì)），“碳中和”均成為熱詞。
而在“碳中和”進(jìn)程中備受矚目的氫能領(lǐng)域，記者在科博會(huì)上看到了碳中和、氫燃料電池與儲(chǔ)能耦合閉環(huán)的新方案。
液態(tài)甲醇制氫亮相科博會(huì)
按下開(kāi)關(guān)，展臺(tái)上的燈泡矩陣建次點(diǎn)亮，而電源就是一塊氫燃料電池。與印象中燃料電池不同的是，這里的氫源不是來(lái)自直接高壓加注，而是來(lái)自常溫常壓的液態(tài)甲醇。
中關(guān)村論壇展覽（科博會(huì)）1號(hào)綜合館的前沿科技展區(qū)，中氫新能技術(shù)有限公司（下稱“中氫新能公司”）展臺(tái)面積并不大，卻是觀眾看展必經(jīng)的地方，新奇的制氫方式吸引了不少觀眾駐足觀看。
中氫新能公司創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)周明強(qiáng)指著行李箱大小的電池介紹，本次展覽主要展出的是甲醇重整制氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成高溫質(zhì)子交換膜燃料電池電堆、甲醇重整器與能量管理系統(tǒng)等模塊，以甲醇水為燃料，通過(guò)中高溫質(zhì)子交換膜，降低系統(tǒng)對(duì)氫氣純度要求，使甲醇重整產(chǎn)生富氫氣體在模塊內(nèi)部進(jìn)行發(fā)電。
這與市面上其他制氫方式有何不同？周明強(qiáng)告訴記者，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程無(wú)壓力容器，氫氣隨產(chǎn)隨用不儲(chǔ)氫，安全可靠，既有噪音低、自動(dòng)化程度高、小型高效、持續(xù)工作能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)最大化利用豐富可再生的甲醇資源，將制氫與燃料電池有機(jī)結(jié)合，充分滿足車(chē)輛、通信、礦業(yè)及軍工行業(yè)供電系統(tǒng)市場(chǎng)需求。
據(jù)了解，作為國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，中氫新能公司具有軍用燃料電池協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)資質(zhì)，已實(shí)現(xiàn)甲醇重整制氫設(shè)備、燃料電池、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)小規(guī)模量產(chǎn)；獲得“中國(guó)首臺(tái)靜默移動(dòng)發(fā)電站MFC30”和工信部第303批“甲醇重整制氫燃料電池物流車(chē)”兩個(gè)首臺(tái)套項(xiàng)目公示。
碳中和與氫燃料電池耦合閉環(huán)，破解“能源不可能三角”
氫能作為頗具前景的綠色能源，受到了國(guó)家層面越來(lái)越高的重視。今年8月，由北京市牽頭申報(bào)的京津冀氫燃料電池汽車(chē)示范城市群被財(cái)政部、國(guó)家能源局等五部委聯(lián)合批準(zhǔn)為首批示范城市群。北京市亦發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案（2021—2025）》，率先打造氫能創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)落實(shí)首都高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，支撐京津冀能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、引領(lǐng)全國(guó)氫能技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。
周明強(qiáng)介紹，實(shí)行燃料替代的低碳交通是包括北京在內(nèi)的城市碳達(dá)峰、碳中和的重要途徑之一?！俺鞘形磥?lái)氫燃料電池汽車(chē)規(guī)模化上路，既要解決氫燃料的供應(yīng)安全問(wèn)題，還要保障氫源充足?！彼赋?，氫源做為一種能源一定要立足于本地資源特點(diǎn)，結(jié)合自身現(xiàn)實(shí)情況，緊盯“國(guó)家雙碳目標(biāo)”，實(shí)現(xiàn)多元供應(yīng)，方能支撐氫燃料電池汽車(chē)、氫能產(chǎn)業(yè)健康成長(zhǎng)，發(fā)展壯大。
然而，處于起步期的氫能產(chǎn)業(yè)暫時(shí)未能擺脫制氫成本高、供應(yīng)可靠性不足的瓶頸。在能源界有“能源不可能三角”這一說(shuō)法，即一種能源品類無(wú)法同時(shí)做到綠色低碳、安全可靠、低成本。
對(duì)此，周明強(qiáng)介紹，甲醇和甲醇制氫路線可以解決這一難題。甲醇被譽(yù)為“液態(tài)陽(yáng)光”，常溫常壓處于液態(tài)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的儲(chǔ)存，是理想的低成本化學(xué)儲(chǔ)氫載體；也是實(shí)現(xiàn)碳減排的重要路徑，把碳捕集和副產(chǎn)氫合成“綠醇”是“固碳儲(chǔ)氫”的現(xiàn)實(shí)方法；利用碳捕集技術(shù)，將工業(yè)生產(chǎn)中的二氧化碳收集起來(lái)，與清潔電力轉(zhuǎn)化生成綠醇，在增加產(chǎn)品價(jià)值、解決清潔能源替代化石液體燃料等問(wèn)題上也具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。
“在使用成本方面，甲醇重整制氫燃料電池是氫氣隨制隨發(fā)，需要?dú)錃獍l(fā)電時(shí)就開(kāi)始工作，半升甲醇半升水就能發(fā)一度電，算下來(lái)成本是5毛錢(qián)一度電，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于當(dāng)前可再生能源電解水制氫的成本?！?
他表示，在“碳達(dá)峰、碳中和”時(shí)代，需將碳中和、氫能、儲(chǔ)能三者高度耦合，互為助力，互為支撐，形成良性循環(huán)，打造良好的能源生態(tài)。
積極推廣建設(shè)甲醇為載體的氫能與碳中和示范區(qū)
“碳達(dá)峰、碳中和”的進(jìn)程中，新舊能源轉(zhuǎn)換不可一蹴而就，而是一個(gè)降碳提氫、循序漸進(jìn)的過(guò)程。周明強(qiáng)強(qiáng)調(diào)，只有考慮各地實(shí)際情況差異性以及經(jīng)濟(jì)與安全性，氫能產(chǎn)業(yè)才能行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
他介紹，中氫新能公司致力于打造以甲醇為載體的能源體系，是現(xiàn)實(shí)可行的碳中和路線?？梢岳锰?yáng)能、風(fēng)能的電力與排碳企業(yè)的二氧化碳相結(jié)合制備“綠醇”；也可以利用新能源的電力，與煤化工企業(yè)相結(jié)合制備“藍(lán)醇”，這一能源體系將大幅減少二氧化碳的排放，經(jīng)測(cè)算可減碳60%以上。
據(jù)了解，圍繞甲醇為載體的能源體系，中氫新能公司正在積極推廣建設(shè)氫能與碳中和示范區(qū)。示范區(qū)包括儲(chǔ)能、供能、用能和管能四個(gè)方面。
儲(chǔ)能方面，新能源發(fā)電與二氧化碳結(jié)合，制造“綠色甲醇”；把風(fēng)能太陽(yáng)能以液體甲醇的形式儲(chǔ)存下來(lái)，使得甲醇成為風(fēng)能太陽(yáng)能的儲(chǔ)運(yùn)載體，成為風(fēng)能太陽(yáng)能液體儲(chǔ)能路線?？梢缘统杀?、大規(guī)模實(shí)現(xiàn)能源的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
供能方面，打造移動(dòng)式供電站、清潔能源站，實(shí)現(xiàn)“多源共站、制售一體”；在網(wǎng)點(diǎn)遍布的加油站，留出空間放置“醇水純氫”機(jī)，既可以為汽車(chē)提供甲醇汽油，也能在常溫常壓環(huán)境中制備純氫，直接為氫燃料電池汽車(chē)提供氫源或直接用燃料電池發(fā)電提供充電服務(wù)……“這樣一來(lái)，加油站就成為制售一體、多元供應(yīng)的綜合能源站。”
利用可再生能源制甲醇，做分布式發(fā)電，可以做到熱電聯(lián)供，這樣系統(tǒng)總體效率比激增發(fā)電高很多。因?yàn)楸M管電可以遠(yuǎn)距離輸送，但熱不可能從遠(yuǎn)距離輸運(yùn)。把風(fēng)能和太陽(yáng)能以液體的形式儲(chǔ)存下來(lái)，液體通過(guò)管路遠(yuǎn)距離輸送損失很少。再用甲醇分布式熱電聯(lián)供，進(jìn)而大大減低碳排放。
用能方面，甲醇重整制氫燃料電池應(yīng)用到交通等領(lǐng)域，如物流車(chē)、大巴車(chē)、游覽車(chē)、游船、無(wú)人機(jī)等。
管能方面，建設(shè)氫能與碳中和大數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)能源管理。利用甲醇能源生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、供應(yīng)以及燃料電池產(chǎn)品應(yīng)用的大數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)用戶需求，安排甲醇能源生產(chǎn)，匹配儲(chǔ)能、供能與用能，達(dá)到能源的調(diào)度目標(biāo)，使能源體系更有彈性、安全可控；同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃料電池在交通等領(lǐng)域示范全過(guò)程、全鏈條監(jiān)管，積累電池運(yùn)行數(shù)據(jù)，為完善提高燃料電池性能提供科學(xué)依據(jù)。
記者了解到，示范區(qū)建設(shè)將加快商業(yè)化推廣，推動(dòng)氫能領(lǐng)域應(yīng)用創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化融合發(fā)展。
“本屆中關(guān)村論壇以‘碳中和’為主題之一，吹響了明確的號(hào)角，即更加突出科技創(chuàng)新在助力碳中和中的作用?！敝苊鲝?qiáng)對(duì)記者說(shuō)。
未來(lái)，“碳中和”場(chǎng)景下能源的使用場(chǎng)景是什么樣的？
中氫新能的展臺(tái)上，北京教育學(xué)院附屬豐臺(tái)實(shí)驗(yàn)小學(xué)四年級(jí)四班林靜怡同學(xué)為此次科博會(huì)展覽創(chuàng)作《綠色能源 綠色生活》主題兒童繪畫(huà)吸引了不少觀眾的目光。繪畫(huà)展現(xiàn)了未來(lái)能源的一角：甲醇與水制出的氫能，驅(qū)動(dòng)了交通、信號(hào)基站甚至火箭，原料中的水則來(lái)自蔚藍(lán)的大海。
“作為能源生產(chǎn)企業(yè)，我們非常希望知道未來(lái)的人們希望使用怎樣的能源。于是我們組織孩子們充分發(fā)揮想象進(jìn)行創(chuàng)作，孩子們的想法是最樸素的，覺(jué)得未來(lái)的能源要干凈、要便宜，最好取之于水、回歸到水。孩子們是未來(lái)能源的使用者，這更加堅(jiān)定了我們發(fā)展氫能的信心?！敝苊鲝?qiáng)說(shuō)。
