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圖：東華能源股份有限公司副總經理李想
 

        5月21日，由電池聯盟、中國電子節能技術協會電池專委會和中國化學與物理電源行業協會氫能及燃料電池分會(籌)聯合舉辦的“2019新型制氫技術與加氫站建設高峰論壇”在蘇州隆重召開，北京佳安氫源科技股份有限公司營銷部總監李想作了題目為“MDP 定向除雜技術在燃料電池用氫領域的應用”的演講。以下為李想演講全文：
 
         各位領導、各位專家下午好！
 
         今天下午就如何將工業氫轉為燃料電池用氫作分享，佳安氫源用于燃料電池加氫的提純，今天就是介紹MDP在燃料電池用氫領域的應用。
 
        首先來看看燃料氫與工業氫的現狀是怎樣的。首先燃料氫我們在加氫站這邊可以看到，它主要是由三個來源來提供的氫源，我們國家在最新的國家標準7月1號開始實施的GDP37—4428的里面，將燃料電池用氫專門提出了一個概念，叫燃料氫氣，專門是指質自交換膜所用的燃料。目前氫氣三個來源，一個是電解水制氫，剛才很多的專家探討了很多，目前主要是在成本和占地上，可能是在大規模的推廣應用上還需要一些特定的需求。重整制氫，包括天然氣、甲醇、乙醇，從歸口上來說它本身是化工設備，目前放在加氫站來制氫的話，在法規上并未放開。第三個就是特殊的工業氫，所謂的特殊工業氫王總做了介紹，東華做得非常成熟了，通過PSA用到燃料電池用氫上。
 
       氫燃料氫有三個問題，一個是氫氣的品質不夠好，二是氫氣成本高，還有氫源距離不夠近，導致長距離的管線的運輸都占到了氫氣成本很大的一部分。
 
       目前工業氫是怎樣的現狀呢？工業氫主要分為兩個大的種類，一類是工業制氫，另外一類是伴生富氫。所謂工業制氫，包括天然氣、煤、甲醇的重整。伴生富氫，是在工業流程里面會有一些氫氣出來，這跟主流層的工藝沒有任何的需求，是屬于伴生出來的。這些氫氣通過PSA就是變壓吸附提純以后制工業氫，工業氫普遍應用于冶金、化工還有發電上。目前國內是工業氫制造全球第一大國家，目前2018年的產量已經接近了2000萬噸，產量非常大。第二個是成本非常低，王總也介紹了他們的氫氣成本是比煤制的還要低，這部分的成本非常低，一方氣5—6毛錢，分布非常廣泛。分布廣泛意味著什么？不同的氫源，很多的氫源不單是在西北地區，更多的氫源分布在人口集中區，京津冀、長三角珠三角，這樣使得氫源集中在人口集中區。作為利用，絕大部分  是通過PSA提純到了3個9的水平，這部分的氫氣跟我們的燃料電池的很多問題是相契合的。如何將工業氫氣變成燃料氫呢？這兩種氫氣之間有怎樣的區別，我們下面來看看。
 
        這是我們的氫氣標準，對比我們最新的37244—2018，市場上的氫氣是參照3634—2—2011的標準，反應成純氫、高純氫和超純氫。以燃料標準，可以看到對氫氣的要求并不是很高，一個是雜質，還有硫量要求高。4個9的純氫和高純氫某些方面不能滿足燃料電池，5個9的高含量的純氫是0.2個，但是高純氫是1個，超出了5倍。高純氫并未提到硫化的含量，所以這是目前高純氫的一個問題。6個9的超純氫，提升的成本會比較高。所以我們得出一個結論，工業氫并不等于燃料電池用氫，兩種氫氣之間的燃料度是不一樣，首先常見的一般工業氫的純度是2個9到1個9，工業氫更關注的是氫氣的純度，燃料氫關注的是特定雜質的含量。右邊氫氣的純度是91.97%，流的含量是4個PPB，二氧化碳是2個以下，兩邊的工業氫是接近2000萬的容量，根據中氣聯的數據，2025年預估燃料電池用車5萬輛，年用氫3萬噸，2030年年耗輕量60萬噸。剛才說東華一個小時四萬標方，這足夠2030年所有車的使用量。
 
        今天我給大家介紹一個MDP（模塊化定向除雜技術），這是我們在化工廠所做的實際案例，這個化工廠目前是有5萬方每小時的氫氣，它是外銷掉一部分3萬方，剩下來的是燒蒸汽，蒸汽燒不掉排大氣當中。通過與我們的交流，我們可以通過與防靜重整尾氣純度到了99.5%，一氧化碳是5個PPM，二氧化碳是200，CH4是100，C2+是50PPM，通過模塊化定向除雜技術以后，得到的燃料氫目前純度是4個9，一氧化碳是低于0.1個PPM，二氧化碳是低于1個PPM，指標都是完全滿足國標的要求。看看下面的成本，（音）方放槍重整尾氣（音）很多是排掉的，目前市場的銷售是6.8元/公斤，通過純化是0.8元/公斤，通過五年折舊、用電、用水，成本不到1塊錢。從這樣的渠道得到的燃料電池用氫價格是6.8元公斤，不到7塊錢。通過吸附、催化、過濾、定向深度高效脫除雜質，我們做了8000個小時以上的驗證，做這個驗證之前我們做了燃料電池，之前有一個PSA，氫氣純度3個9，那塊燃料電池用了不到兩個星期，功率大幅下降報廢了。加上了功能模塊以后，超過了8000小時，上個星期看是1.1萬小時，基本上中間無停止一直都在工作的。
 
        我們還是回到剛才所說的化工廠的案例，在純化的環境下，我們現在產量是500個標方就是一個小時，對應的是我們現在標準的加氫站，一天加氫站滿載負荷的用量，一個立方的工業氫進去，得到的燃料用氫是0.99個立方，純化成本是低到0.8元/公斤，占地面積不到兩個平方，高度0.7這樣子，這是專有純化設備的尺寸。從技術上來說，為什么叫模塊化？因為不同的氫源，包括丙烷脫氫，或者是煤制氫和焦爐脫氫，得到3個9的氫氣，雜質的含量不一樣，根據雜質的成分和含量不同，使用不同的模塊。比如說硫提前脫掉，氧氣和水通過另外的方法脫掉，通過催化劑的組成成分不一樣，或者是排列順序不一樣，得到的燃料電池是符合相應的標準。模塊化設計的背后，是有30多種的吸附劑，60余種吸附特性的研究，有上千種不同性能的吸附數據庫，來做對比和優化，以及計算機的模擬，來得到MDP的技術，然后用于燃料電池氫化純化的場景上。
 
        我們的場景是在大型工業化PSA后得到兩個9和三個9的純工業氫，就像林德介紹的，他們都是3萬、5萬方的純化量。作為現在燃料電池的市場情況，我們用氫量這么小，東華那么多的量怎樣滿足燃料用車，現在路深的車用得少，通過我們從主工業里面取足一小部分出來，滿足燃料電池的用氫量，這樣對化工企業的主流層用氫無影響，同時我們可以增效以及滿足當地燃料電池用氫的用量。后端存放部分的優勢，跟傳統的變壓吸附做對比，氫氣的回收率比傳統的PSA高15%以上，投資總金額、總成本比傳統PSA低一半，運行成本要比PSA低40%，占地面積僅僅是傳統的20%，體積緊湊。應用場景更廣，傳統的PSA在低于1個Mpa的氫氣存放場景下比較困難的，那意味著什么？因為目前我們更多的是把現有的工業富產氫用于燃料電池場景上來看，更多的是在現有設備上做改造，如果能耗小、體積更小更能找到化工企業應用的場景。
 
        模塊化MDP技術對氫能源產業的影響，就是第一張PPT找到的，我們目前是用氫燃料電池的市場上的三個問題，一個是氫氣品質不夠高，我們通過模塊化方式可以定向脫除不同氫氣成分里面所謂含的雜質種類和含量，然后使它滿足燃料氫的要求。左邊的表是最先的7月1號馬上執行的新國標3724的詳細要求，上午有專家提到這個標準。它跟工業氫最大的區別就是對于某些特定雜質一氧化碳和硫要求特別嚴格，對于燃料電池不太敏感的氦氣、氬氣要求并不那么高。然后是氫氣價格不夠低，剛才王總講到丙烷脫氫成本低，市場上調研完我們可以算出這樣一個表，我們目前的工業富產氫，完全利用好可以滿足燃料電池用氫的要求，我們的到站成本可以完全做到20塊錢以下，如果我們的燃料電池汽車量上來，用氫量更大，儲運成本大幅度下降的話，甚至可以做到低的。這對國家燃料電池用車的發展上來說是非常大的優勢。第三個氫源距離不夠近，使用了MDP模塊化定向裝置以后，我們就可以不用像以前一樣一定找非常清潔的氫源，通過焦化廠、化工廠，哪個氫源離我們近，價格低，就選擇加氫站加氫，這是大大擴展了原料氫的獲取途徑。
 
       在山東的中國氫能展有一個客戶說，他想在山東做氫能源產業，跟前五公里以外就有氫源，但是因為純度問題無法使用，但是有了我們這個技術他可以選擇更潔凈氫源的來源。我們2000氫氣的產量，是沒有得到利用的，很大部分是燒蒸汽和鍋爐，甚至很多的是排放在空氣中，如果有了MDP技術以后，我們是變廢為寶，零碳制氫，所以我們為什么以工業的方式用于綠色能源里面，我們現在是將大氣中報廢的氫氣將它有效地利用在燃料氫上面，所以我們MDP技術為燃料行業解決了以上三個問題，讓燃料氫安全、純凈、經濟、多元。
 
        大家可能會特別關注我們的技術，是引進日本還是歐洲的技術？很自豪地告訴大家，我們是自有技術，我們公司是清華大學和北大合資成立的，這之前，我們是北大先鋒是北京大學的下屬企業，已經是國內的氣體分離和吸附行業很一流的企業，我們之前只是氫氣的純化部門，然后今年年初和清華大學合資，獨自成立了公司。在研的新產品，主要是除了剛才的MDP成熟的技術以外，我們在研的是氫氣的消納，主要是兩個應用場景，一個是加氫站，大家參加完加氫站以后，可以知道，在槍和截斷閥是有一部分的氫氣，現在是通過大氣置換，將大氣和氫氣混合然后排到空氣中，里面是有氫氣排除的。噪音是很大的問題，如果以后的氫產業要快速大規模發展的話，這樣的噪音放在居民區和人口集中區是一個很大的問題。第二個是把氫氣排在大氣中，安全上也有一些隱患，所以是把減壓、消音、和催化后變成水。第二個氫氣消納還有一個場景就是燃料電池汽車，我們在陽極循環里面，定期和不定期里面，排放尾氣中的氫氣變為水排放，提高安全性，目前敞開的環境中不是特別嚴重的問題，但是慢慢地有一些乘用車和封閉式停車的區域，比如說地下停車場，如果很多車聚集的話，這可能是很大的隱患，目前我們也是配合車企做研發，目前我們所做的樣品就是和礦泉水瓶一樣的，加在汽車尾氣排放的通道上，通過催化把里面的氫氣和一氧化碳催化成水安全排放在大氣中。
       
        以上就是今天我匯報的內容！