氫，元素周期表中的第一個(gè)元素，有時(shí)也指氫原子、氫分子和氫氣。它的故事，可以追溯到138億年前，那時(shí)宇宙剛剛誕生。氫原子由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成。氫氣以氫分子（H2）的形式存在，氫分子則由成堆的氫原子結(jié)合在一起組成。
被譽(yù)為“科幻小說(shuō)之父”“科學(xué)時(shí)代的預(yù)言家”的法國(guó)作家儒勒·凡爾納（Jules Verne）在他的“海洋三部曲”之一的《神秘島》中，預(yù)言“水有一天會(huì)被用作燃料”“構(gòu)成水的氫和氧，單獨(dú)或一起使用，都將提供取之不盡的熱能和光能，煤炭根本無(wú)法與其相提并論”。
今年是這部小說(shuō)出版130周年，凡爾納的那些關(guān)于清潔能源的幻想早已在唐山這個(gè)新晉“萬(wàn)億（GDP）城市”成為現(xiàn)實(shí)，后者已成為12個(gè)國(guó)家氫能示范城市之一。
價(jià)格，依然是制約發(fā)展的因素
氫的工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有上百年歷史，在化工合成、石油煉化等工業(yè)領(lǐng)域已形成成熟應(yīng)用體系，但在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，因?yàn)橹迫〕杀疽葌鹘y(tǒng)化石燃料高很多，氫能的應(yīng)用和發(fā)展受到很大的限制。隨著全球能源轉(zhuǎn)型加速，氫能憑借零碳排、高能量密度等特性，正從傳統(tǒng)工業(yè)原料向戰(zhàn)略能源轉(zhuǎn)型。
擁有全球首套焦?fàn)t氣制乙醇裝置的中溶科技坐落于唐山市遷安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)西部片區(qū)內(nèi)，周邊千萬(wàn)噸級(jí)的鋼鐵廠鱗次櫛比，燕山鋼鐵、九江線材、首鋼遷鋼、鑫達(dá)鋼鐵的廠房林立，煙囪高聳。
“依托臨港交通網(wǎng)絡(luò)與產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)，我們打造了一個(gè)‘非糧乙醇—工業(yè)副產(chǎn)氫—?dú)淠軕?yīng)用’的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。”中溶科技董事長(zhǎng)代淑梅在接受第一財(cái)經(jīng)采訪時(shí)稱(chēng)，該公司430畝的廠區(qū)里建有目前國(guó)內(nèi)最大的氫能生產(chǎn)線，日產(chǎn)量達(dá)到了20噸，擁有8項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。
代淑梅介紹稱(chēng)，在精密的在線色譜儀進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)下，他們的燃料氫純度達(dá)99.999%以上，其中關(guān)鍵雜質(zhì)一氧化碳含量＜0.2ppm、硫化物＜0.004ppm（百萬(wàn)分率），嚴(yán)于國(guó)標(biāo)50%以上，這種“超純凈氫”可有效避免質(zhì)子交換膜催化中毒，保障氫能車(chē)10萬(wàn)公里級(jí)的穩(wěn)定運(yùn)行，“唐山具有全國(guó)范圍內(nèi)特有的‘鋼廠至港口百公里’的運(yùn)輸場(chǎng)景，氫能重卡能在單次加氫的情況下，實(shí)現(xiàn)500公里續(xù)航，運(yùn)營(yíng)成本不高于柴油車(chē)。”
同步投產(chǎn)的遷安焦化尾氣制氫項(xiàng)目投資額達(dá)1.17億元，年產(chǎn)燃料電池氫7200噸，可滿足700~800輛重卡日需，為京津冀氫能城市群提供核心保障。代淑梅稱(chēng)，他們滿足了唐山市 70%~80%的氫能需求，還積極與上下游企業(yè)合作，目前燕山鋼鐵建有3個(gè)加氫站，包括兩噸和三噸規(guī)模的，其他鋼廠建有撬裝式半噸加氫站，可靈活布置在廠區(qū)內(nèi)，滿足鋼廠內(nèi)部氫能車(chē)的加注需求，形成“制—儲(chǔ)—運(yùn)—加”閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)。
經(jīng)測(cè)算，當(dāng)氫氣售價(jià)每公斤不高于30元時(shí)，氫能重卡的運(yùn)營(yíng)成本便能與柴油車(chē)相當(dāng)。在采訪過(guò)程中，幾乎所有行業(yè)參與方都指出，隨著制取氫氣的可再生能源成本迅速降低，大量廉價(jià)氫氣將投入使用，運(yùn)輸成本也會(huì)逐步走低。如此一來(lái)，氫能不僅會(huì)成為眾多行業(yè)成本最低的脫碳方式，價(jià)格也將低于傳統(tǒng)能源。
氫能和鋰電將形成互補(bǔ)
燃料電池最初由德國(guó)科學(xué)家克里斯蒂安·舍恩拜因（Christian Schonbein）和英國(guó)科學(xué)家威廉姆·格羅夫（William Grove）發(fā)明。但是早期的燃料電池并不實(shí)用，主要是因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中，電池的溫度和壓力都過(guò)高，很容易壞掉。英國(guó)科學(xué)家弗朗西斯·托馬斯·培根（Francis T.Bacon）在1932年制造了第一個(gè)實(shí)用的燃料電池。培根改進(jìn)和發(fā)明了一種更加堅(jiān)固耐用的組件，能夠應(yīng)對(duì)高溫和高壓，這就是今天堿性燃料電池的雛形。
可以預(yù)見(jiàn)，隨著氫能與燃料電池技術(shù)成熟、產(chǎn)量規(guī)模提升、綠氫價(jià)格下降以及基礎(chǔ)設(shè)施的完善，燃料電池汽車(chē)有望具備整體競(jìng)爭(zhēng)力，與鋰動(dòng)力電池汽車(chē)將長(zhǎng)期共存發(fā)展。
隨著光伏制氫成本突破20元/公斤的臨界點(diǎn)，代淑梅認(rèn)為，氫能與鋰電將形成互補(bǔ)格局，在低溫工況、重載運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)景展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。“雖然目前氫能源面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些問(wèn)題都有望得到解決。例如，在氫能源的制取方面，隨著光伏、風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，綠氫的成本有望進(jìn)一步降低；在運(yùn)輸和儲(chǔ)存方面，新的材料和技術(shù)也在不斷研發(fā)，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)更高效、更安全的運(yùn)輸和儲(chǔ)存方式；隨著規(guī)?；膽?yīng)用，氫能源車(chē)會(huì)持續(xù)降低生產(chǎn)成本?！痹摴居?jì)劃三年內(nèi)將氫能產(chǎn)能提升至3萬(wàn)噸/年。對(duì)于氫的來(lái)源，代淑梅認(rèn)為，我國(guó)不同地區(qū)資源稟賦差異大，氫能源發(fā)展戰(zhàn)略更需“因地制宜”。
越來(lái)越多的國(guó)家關(guān)注到氫能帶來(lái)的重大機(jī)遇，并采用政策推動(dòng)，盡快實(shí)現(xiàn)氫能的應(yīng)用。我國(guó)是全球制氫大國(guó)，僅2022年，全國(guó)氫氣年產(chǎn)量已超3500萬(wàn)噸，氫能供給潛力巨大。去年11月，中國(guó)首部《能源法》正式通過(guò)，氫能被納入能源管理體系?！赌茉捶ā诽岢?，國(guó)家積極有序推進(jìn)氫能開(kāi)發(fā)利用，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
免費(fèi)授權(quán)技術(shù)：“工業(yè)血液”迎來(lái)春天
酒，一種古老的人造飲品，中國(guó)是世界上最早掌握其釀造技術(shù)的國(guó)家之一。人類(lèi)對(duì)其主要成分乙醇（C2H5OH）的認(rèn)知，有著一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。200年前，即1825年，英國(guó)化學(xué)家邁克爾·法拉第（Michael Faraday）率先通過(guò)合成方法制得乙醇。自那以后，乙醇的工業(yè)化生產(chǎn)開(kāi)始興起，并逐漸贏得了“工業(yè)血液”的稱(chēng)號(hào)。
在全球能源的激烈博弈態(tài)勢(shì)下，美國(guó)借助玉米乙醇，巴西依靠甘蔗乙醇，均已成功打造出年產(chǎn)量超6000萬(wàn)噸的燃料乙醇體系。然而，鑒于我國(guó)人均耕地資源嚴(yán)重匱乏的現(xiàn)實(shí)國(guó)情，傳統(tǒng)的糧食乙醇發(fā)展路線并不適配。在此背景下，實(shí)現(xiàn)非糧乙醇路線的規(guī)模化生產(chǎn)，已然上升為影響國(guó)家糧食安全保障、能源自主戰(zhàn)略推進(jìn)以及化工產(chǎn)業(yè)鏈韌性鞏固的關(guān)鍵課題。
“除了用于醫(yī)療消毒、糧食酒精、合成橡膠、農(nóng)藥、洗滌劑等等之外，真正展現(xiàn)其戰(zhàn)略?xún)r(jià)值的，當(dāng)屬作為汽油改良劑的燃料乙醇?！贝缑贩Q(chēng)，這種含氧量達(dá)35%的可再生燃料，既能提升油品燃燒效率，又可替代10%的汽油，被國(guó)際公認(rèn)為清潔能源轉(zhuǎn)型的重要選項(xiàng)。
事實(shí)上，乙醇汽油并不是一種新型化學(xué)產(chǎn)物，而是燃料乙醇和傳統(tǒng)汽油的混合物，現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)對(duì)乙醇汽油采取的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是汽油和燃料乙醇以9∶1比例調(diào)和而成的混合物。乙醇汽油燃燒時(shí)因?yàn)橐掖嫉暮趿勘容^豐富，有助于燃料的充分燃燒，還能替代對(duì)地下水有嚴(yán)重污染的抗爆劑甲基叔丁基醚（MTBE），所以排放的尾氣會(huì)比純汽油來(lái)得更環(huán)保。
目前中國(guó)乙醇汽油尚未全面推開(kāi)，市場(chǎng)缺口巨大，至少還差2000萬(wàn)噸產(chǎn)能。這場(chǎng)關(guān)乎國(guó)家能源命脈的技術(shù)突圍，正在重塑全球生物能源競(jìng)爭(zhēng)格局。
“焦?fàn)t氣原本大多用于發(fā)電，甚至直接放散燒掉，但我們利用自有技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為乙醇，全球首套焦?fàn)t氣制乙醇裝置自2017年開(kāi)始投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行平穩(wěn)，年產(chǎn)為10萬(wàn)噸?！贝缑方榻B稱(chēng)，在乙醇生產(chǎn)方面，該企業(yè)是華北地區(qū)最大的乙醇及醋酸酯生產(chǎn)企業(yè)，在非糧乙醇領(lǐng)域具有很大的份額。
中溶科技計(jì)劃在國(guó)內(nèi)加快推廣，將采用和合作伙伴共同投資、共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、工藝包免費(fèi)授權(quán)，以成本價(jià)提供催化劑的合作共贏模式，將煤制純凈乙醇加速推進(jìn)到化工、農(nóng)化、新能源、醫(yī)藥中間體等生產(chǎn)鏈，降低全產(chǎn)業(yè)鏈成本。
“與中糧集團(tuán)有比較大的不同，我們從 2009年開(kāi)始非糧乙醇的研發(fā)，攻克了如醋酸加氫的腐蝕性等技術(shù)難題，走了一條從利用鋼鐵工業(yè)尾氣生產(chǎn)乙醇和煤基乙醇的新路徑。相比傳統(tǒng)糧食發(fā)酵乙醇成本降低25%~35%，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中優(yōu)勢(shì)明顯，以此解決工業(yè)‘與人爭(zhēng)糧’的問(wèn)題?！贝缑贩Q(chēng)。
——轉(zhuǎn)自《第一財(cái)經(jīng)》