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我國首次海域天然氣水合物（俗稱“可燃冰”）試采滿月了，來自中國地質(zhì)調(diào)查局海域可燃冰試采平臺的信息顯示，截至6月10日14時52分，此次試采已連續(xù)產(chǎn)氣31天，總產(chǎn)氣量21萬立方米，平均日產(chǎn)6800立方米。
石油對外依存度長期居高不下是我國發(fā)展新能源汽車的重要因素之一。我國成功試采可燃冰，讓人們看到了能源安全威脅得到緩解的一絲曙光。在汽車行業(yè)，可燃冰帶來的話題效應(yīng)也在持續(xù)發(fā)酵。其中之一，便是可燃冰實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采后，是否能解決燃料電池汽車制氫短板。
■“應(yīng)用前景應(yīng)該比照天然氣”
中石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院副院長劉朝全在《2016年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》發(fā)布會上曾表示，2016年我國原油對外依存度上升至65.5％，2020年前可能超過70％，對我國能源安全構(gòu)成很大威脅。不僅如此，據(jù)了解，中國每年還要進(jìn)口大量的天然氣滿足國內(nèi)需求。國務(wù)院發(fā)展研究中心研究員郭焦峰告訴記者，這個數(shù)字達(dá)到300億立方米。
可燃冰試采成功“燃”起了希望。作為一種由水分子和氣體分子組成的類冰狀籠形包合物，其外形酷似冰，能像固體酒精一樣被直接點(diǎn)燃，人類還可以從中分離出甲烷。我國已探明的可燃冰儲量按當(dāng)前的消耗水平，可滿足近200年的能源需求。
廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強(qiáng)告訴記者，可燃冰的成份與天然氣一樣，應(yīng)用前景應(yīng)該比照天然氣。
天然氣的價格比較便宜，在居民生活、發(fā)電供暖、化工及汽車燃料等方面都有較廣泛的用途。郭焦峰說：“天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳少于其他化石燃料。國產(chǎn)天然氣價格大約1元/立方米（坑口價格），進(jìn)口天然氣的價格分為兩種，現(xiàn)貨價格大約1.5元/立方米，長期協(xié)議價格大約2元/立方米。”
不過，我國可燃冰目前僅僅試采成功，離商業(yè)化開采還有較長的距離。林伯強(qiáng)認(rèn)為，可燃冰實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采還需要10——20年，郭焦峰的觀點(diǎn)是需要10——15年。“汽車產(chǎn)業(yè)是能源消耗大戶，現(xiàn)在離可燃冰商業(yè)化開采還有一定時間，應(yīng)加強(qiáng)汽車使用可燃冰的研究，迎接可燃冰的大規(guī)模應(yīng)用?？扇急拈_采成本低于2元/立方米，就將有商業(yè)價值。”郭焦峰對記者說。
■制氫是燃料電池短板之一
燃料電池汽車有諸多的優(yōu)點(diǎn)，是新能源汽車發(fā)展的終極目標(biāo)。同濟(jì)大學(xué)張智明博士告訴記者，到目前為止，還沒有哪一項能源生成技術(shù)像燃料電池那樣將諸多優(yōu)點(diǎn)集于一身。
能效是衡量車輛能源利用率的重要指標(biāo)，燃料電池的能效比較高。燃料電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，不像傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機(jī)燃燒產(chǎn)生大量廢氣與廢熱。目前，直接使用氫氣的系統(tǒng)效率超過50％，如果將燃料電池排放的廢熱加以回收利用，能量利用率超過85％。
此外，燃料電池還具有環(huán)境親和性。部分燃料電池會排放二氧化碳，但遠(yuǎn)低于燃燒汽油的排放量（約為其1/6）。氫燃料電池尾氣排放只有水，可真正做到無污染，無溫室氣體排放。燃料電池還有無火花、低噪聲、無廢棄物處理問題、高機(jī)動性等特點(diǎn)。
燃料電池汽車的前景十分美好，但全球僅有微不足道的幾千輛車輛運(yùn)行，催化劑、隔膜、儲氫、系統(tǒng)復(fù)雜性和制氫5大難點(diǎn)制約了其商業(yè)應(yīng)用。正如傳統(tǒng)汽車使用汽柴油一樣，驅(qū)動燃料電池的氫氣來源是繞不過去的坎，成為制約燃料電池發(fā)展的短板之一。
■可燃冰制氫有工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢
目前，氫氣的來源主要有化工尾氣回收、天然氣制氫、甲醇制氫和電解水制氫等幾種方式。“每一種制氫方法都有自己的應(yīng)用場景，需要根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)及用途，采用適當(dāng)?shù)闹茪浞绞健?rdquo;四川亞聯(lián)高科技股份有限公司董事長王業(yè)勤向記者表示。氣體設(shè)備網(wǎng)技術(shù)顧問張強(qiáng)的觀點(diǎn)是：“主要根據(jù)氣量大小、純度要求以及氫氣的使用頻率選擇制氫方法。”
以往在化工行業(yè)，氫氣往往作為副產(chǎn)品排放到大氣中，從化工尾氣中回收氫氣的成本理應(yīng)比較低，事實(shí)卻并非完全如此。王業(yè)勤說：“從焦?fàn)t氣中回收氫氣的成本大約為0.6元/立方米，相對比較便宜。但是，從氯堿化工中回收氫氣就會超過1元/立方米。”
化工尾氣中回收氫氣數(shù)量有限，無法滿足汽車產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模需求。另外，燃料電池對氫氣的純度要求達(dá)到99.9％以上，否則催化劑容易“中毒”失去效能，化工尾氣中回收氫氣的提純成本不可忽視。張強(qiáng)表示：“純度為60％——80％的氫氣，習(xí)慣上稱之為化工氫?；湫枰峒?，提純成本與氣體廠采用的工藝有直接關(guān)系，最后的銷售價格大約為1.7元/立方米，如果不是大規(guī)模采購，價格會超過2.7元/立方米。”
甲醇燃料電池（DMFC）不需要通過加氫站補(bǔ)充氫氣，車載的甲醇分解出氫氣提供動力，不過，這種燃料電池汽車沒有成為主流產(chǎn)品。“甲醇的最大用途是生產(chǎn)聚丙烯，用于制氫的甲醇數(shù)量占比很小。有些地方還用天然氣制造甲醇。”王業(yè)勤說。張強(qiáng)告訴記者，甲醇制氫的成本大約為1.8——2元/立方米。
電解水制氫在業(yè)內(nèi)被廣泛關(guān)注。許多人焦慮石油資源枯竭，地球上水資源豐富，電解水制氫不容易產(chǎn)生這種隱憂。另外，電解水制氫只有一步，直接可得到純度高達(dá)99.999％的氫氣。
然而，電解水制氫的成本比較高，制約了大規(guī)模推廣應(yīng)用。張強(qiáng)告訴記者，一立方米氫氣大約需要4.8度電，成本超過3元/立方米。電解水制氫還有一個問題不能忽視，隨著時間推移，電解池的電阻會升高，電解氫的耗電量會增加，導(dǎo)致成本上升。電解池的電極大約3——5年需更換一次，費(fèi)用不低。
隨著天然氣的普及，天然氣制氫成為一個發(fā)展方向。王業(yè)勤稱：“天然氣制氫的成本相對來說比較低，大約為天然氣價格除以2、再乘上1.2——1.3的系數(shù)。”
張強(qiáng)告訴記者，天然氣制氫的價格一般低于1.5元/立方米（純度為99.9％），適合大規(guī)模工業(yè)化制氫，不過，生產(chǎn)工藝較長，有四個步驟，脫硫、分解、增壓、純化。
一些業(yè)內(nèi)人士指出，可燃冰試采成功后，人們逐漸認(rèn)識其經(jīng)濟(jì)價值及應(yīng)用前景，未來商業(yè)化開采后或補(bǔ)齊燃料電池制氫短板。
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