三聚环保探寻氨氢燃料电池新路径

2019-06-25 15:19:00 · 中国能源网 阅读:93

  三聚环保6月24日公告披露,公司与福州大学化肥催化剂国家工程研究中心签署了《关于氨能高值高效利用的催化剂及成套技术开发》战略合作意向书,双方就已有技术成果的基础上,加快氢能源新技术开发。双方以富氢能源载体——液氨为核心,共同开展高效低温氨分解制氢催化剂的关键技术开发、反应器设计、成套工艺技术研发、规模化生产及应用示范,以及开展氨燃料示范装置系统设计及应用示范验证。

催化剂技术突破为氨分解提供指导思路

  据了解,福州大学化肥催化剂国家工程研究中心长期从事合成氨催化剂及工艺开发,经过20多年2代人的努力,开发了高效低压钌基合成氨催化剂,并形成等压合成氨工艺,通过长期研发积累,形成了氨合成-裂解的机理深入认识。

  多年来,三聚环保与该国家工程中心建立了长期稳固的合作关系。双方共同开发的钌系氨合成催化剂及“铁钌接力催化”低温低压合成氨成套技术在江苏禾友化工万吨级合成氨工业装置上实现了长周期平稳运行,并于1月21日顺利通过中国石油与化学工业联合会组织的专家标定。参与标定专家表示,与传统的合成氨工业采用铁系催化剂技术相比,该装置在铁钌连串催化成套技术上取得的突破,将支撑我国合成氨工业技术实现跨越式的进步。

  合成氨的基础研究及工业应用为氨分解催化提供了一定的指导思路,基于此,中心经多年技术储备开发了高效氨裂解催化剂,催化剂具有转化效率高、稳定性好、起活温度低等优势,具备快速产业化实施条件,技术的开发及推广会推进清洁氢能的高效、安全利用。此次双方合作,将结合燃料电池对氢源的需求,开展针对性催化剂的理性设计和构效关系研究。

储氢载体——“液氨”能源战略价值突出

  国际氢能委员会最新发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》指出,预计到2050年,氢能源需求将是目前的10倍,氢能源将占整个能源消耗量的大约20%。巨大的环保价值和市场使各国各大企业加大了对氢能技术的研发,希望通过发展氢能来解决能源安全问题,并掌握未来国际能源领域的制高点。但目前,全球氢能产业发展依然处于初期培育阶段,氢能产业大规模商用化面临的重大技术难关特别是安全经济的储运与加注技术等尚需国家投入大量科研力量和资金以获得突破。

  针对不同储氢载体,各国科学家开展了广泛研究,其中,液氨作为一种无碳液体燃料,受到高度关注。研究结果显示:相较于纯氢,氨仅需加压至8个大气压下即可保证在50 ℃下以液相存储,体积能量密度大,便于储存和运输,需要时可通过分解后得到氢气。与甲醇、汽柴油相比,氨作为储氢载体可避免用户终端碳排放,当利用可再生能源合成氨,甚至可实现生产-储运-利用全链条的零碳排放。

  氨的成本相对低廉,国内产能过剩,探索氨的新产业链,具有重要的社会经济价值。氨能的生产、存储与利用,开拓了低碳化甚至无碳化的新能源利用模式,环境效益显著。因此,面向氨在能源领域的应用开展专项研究具有重要意义。

氨氢经济技术开发具备研究基础

  福州大学化肥催化剂国家工程研究中心依托福州大学,是国家发改委批准建设的化肥催化剂行业唯一的国家级研发平台。由中国工程院院士魏可镁教授创建,拥有国家级创新团队和先进的研发手段,在合成氨、环保和清洁能源等领域的催化材料、催化剂及成套技术的研发能力处于国内外先进水平。

  2019年3月,氨能高值高效利用的催化剂及成套技术开发项目负责人江莉龙研究员带领研究团队在国际学术期刊《Journal of Power Sources》发表论文,对利用氨作为氢能载体在固体氧化物燃料电池上的应用进行模拟验证,提出了氨催化分解与氢电化学氧化耦合的新思路,为进一步开发出面向氨燃料的间接及直接燃料电池提供了原理保障。

  目前,合作双方正在开展2千瓦级的氨能间接燃料电池的样机研发工作,完善专利申请及布局,为我国提供自主、可控、高效利用清洁氢能提供技术支撑。

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