化工行業在氫能源市場中的機遇

方鯤 周偉民 方錚 李玫 王春生 水谷昌弘 喬治

1 背景

有機化學方法將氫氣嵌入芳香族化合物載體甲苯（氫氣化）后轉換成另一種化合物——甲基環乙烷（MCH）來儲存和運輸，運輸到目的地后通過脫氫反應萃取出氫氣。甲苯作為儲氫的載體，其使用后再運回制氫基地，以此反復使用。MCH的體積是氫的1/500，甲苯和MCH在常溫常壓條件下可以被傳統儲罐車等工具直接儲存或運輸。

氫化反應是發熱反應，脫氫是吸熱反應，在這個發熱/吸熱反應過程中要損耗30%的氫，所以如何在氫化和脫氫環節降低能耗是個值得探討的課題。因此，如果能利用發電廠和工廠的排熱來進行脫氫，將大大降低使用成本。

未來，氨（NH3）將是冉冉升起的制氫新星，其分子中含有大量的氫，NH3的質量氫密度17.8%，而MCH質量密度是6%，NH3是它的3倍。NH3的體積密度是液化氫1.5～1.7倍，是有機液態氫的2.4～2.7倍。NH3的液化溫度是-33℃，略加10個標準氣壓就可以在溫室內以液態狀態保存。NH3是基礎化學品，作為肥料的原料被大量生產，其已經具有成熟的產業鏈。因此，NH3作為儲氫運氫的新載體被迅速重視起來。但是，從NH3中分離萃取氫的技術較難，需要用釕作為催化劑并加熱至670℃高溫。

另外，從NH3中萃取的氫雜質較多，無法直接用于FCV氫燃料電池車上，需要精制提純后才可使用。

為此，NH3基氫一般不進行精制，直接用于使用NH3燃料電池（SOFC）車上，NH3不含碳，所以用于燃燒也不會有二氧化碳排放。日本有大規模運用的NH3基氫直接用于固體氧化物電池上的成熟技術和業績，同時也有直接燃燒發電的成功案例。……