氢能源产业链现状研究与前景分析

第55卷第9期 2019年9月

氯 碱工业

Chlor - Alkali Industry Vol .55, No . 9

Sep . , 2019

【综述】

氢能源产业链现状研究与前景分析

洪虹H ，2,章斯淇U

(1.安徽省氯化聚烯烃新材料工程中心，安徽芜湖241022;

2.芜湖融汇化工有限公司，安徽芜湖241022)

[关键词]氢能;清洁能源;燃料电池汽车;发展现状;前景分析

[摘要]随着国家对环保的严格控制，未来发展绿色能源已经形成一种趋势，氢能源是一种二次清洁能源，

以其清洁、便捷性、能量转化率高、运行稳定，在世界范围内得到研究和应用。氢能源应用十分广泛，主要应用于交 通、航天、发电、建筑、应急电源、通讯基站等方面。本文阐述了氢能产业链的发展现状，并通过氢能源技术及产业 政策的调研，分析氢能源未来发展的前景。

[中图分类号]T Q 114.2

[文献标志码]B

[文章编号]1008 -133X (2019)09 -0001 -09

Current situation and prospect analysis of hydrogen energy industry chain

HONG H ong'，2，ZH ANG S iq i'，2

(1. Chlorinated Polyolefin New Material Engineering Center of AnHui Province , Wuhu 241022, China ；

2. Wuhu Ronghui Chemical Co . , Ltd . , Wuhu 241022, China )

K ey words ： hydrogen energy ； clean energy ； fuel cell vehicle ； development status ； prospect analysis

Abstract ： With the strict government control of environmental protection , the development of green energy has become a trend in the future . Hydrogen energy is a kind of secondary clean energy , and has been studied and applied worldwide for its cleanliness , convenience , high energy conversion rate and stable operation . Hydrogen energy is widely used , mainly in transportation , aerospace , power generation , construction , emergency power supply , communication base station , etc . This paper expounds the development status of hydrogen energy industry chain , and discusses the future development prospects of hydrogen energy on the basis of the investigation of hydrogen energy technologies and industrial policies .

i 氢能发展概况

化石能源如石油、天然气、煤，是目前全球消耗

的最主要能源，是不可再生的，且消耗过程中排放温 室气体c o 2，对全球气候影响极大。随着化石能源 的曰渐枯竭，寻找清洁可替代的能源成为全球关注 的焦点。氢能相对太阳能、风能、水能、潮汐能等较 易得，无污染,能效高，没有地域限制，适合储存和布 *

点，成本较低，因此各国都相当重视氢能产业的发 展，很多国家都部署了氢能产业发展战略规划。

目前中国化石能源占85%以上;2018年，中国 氢气产量为2 100万t ,按能源管理热值计算，占总 能源的2. 7%。据中国氢能联盟预计，氢能在2030 年拟占总使用能源的5%，到2050年在中国终端能 源占比达10%。

* [作者简介]洪虹（1986_)，硕士，工程师，2011年毕业于合肥工业大学，现于芜湖融汇化工有限公司从事技术产业研

究工作。

[收稿日期]2019 -06-25

氯 碱工业

2019 年

由于氢能的发展，许多氯碱企业有副产氢的优 势，如山东滨化集团股份有限公司、浙江嘉化能源化 工股份有限公司、内蒙古乌海化工股份有限公司、唐 山三友氯碱有限责任公司、营创三征（营口）精细化 工有限公司、芜湖融汇化工有限公司等公司纷纷加 人到氢能产业链中,包括上游的氢气制取、提纯及加 氢站，下游的氢能应用等。氢气是高效清洁能源，随 着清洁能源时代的到来，氢气在未来的能源系统中 占有重要的地位，应用领域非常广泛。氯碱厂副产 氢提供了丰富宝贵的富氢气源，但大部分都未得到 充分利用，不少氯碱企业氢气放空量很大，有的仅用 来做锅炉燃料。

2氢能产业链概况

氢能产业链主要包括:上游氢的制取、储存、运

输及加氢站；中游的燃料电池及零部件的生产、下游 的氢能应用等环节。氢能将广泛应用于传统交通领 域，如氢能交通车（包括公交车、环保车、乘用车、商 用车、物流车、叉车、轨道车等）、氢能发电（包括家 庭分布式发电、氢能发电站、备用电源、应急电源 等）以及航天、船舶、通讯、建筑等。

氢能产业链如图1所示。

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a

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、

上游制氢中游制造

下游应用

氢气提纯液化、燃料电池制造燃料电池汽车、氢气储存运输、㊁催化剂、质子膜列车、船舶燃 料电池发电站、加氢站运营等双极板、空压机航天、应急电V

J

等零部件

^源、通讯基站

图1氢能产业链

F ig . 1 H y d ro g e n energy in d u stry ch ain

3氢能源产业上游

3.1制氢方法

3.1.1 化石燃料制氢

以煤、石油及天然气等为原料制取氢气是当今 制取氢气最主要的方法。该方法在我国都具有成熟 的工艺，并建有工业生产装置。

(1)煤制氢。

煤制氢涉及复杂的工艺过程。煤炭经过气化、 一氧化碳变换、酸性气体脱除、氢气提纯等关键环 节，可以得到不同纯度的氢气。一般情况下，煤气化 需要氧气，因此煤炭制氢还需要与之配套的空分系 统。煤的气化是煤在高温、常压或加压条件下，与气

2

化剂（水蒸汽、氧气或空气）反应转化成气体产物 (合成气）的过程。气体产物中的氢气等组分的含 量因气化方法而异。煤的气化是指煤在高温、常压 或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化剂 为水蒸汽或氧气（空气），气体产物中含有氢气等组 分，其含量随不同气化方法而异。

煤制氢优点是技术成熟、成本较低，煤制氢成本 仅0.55 ~ 0.83元/m 3,远低于天然气制氢0.80 ~ 1.75元/m 3及甲醇制氢1.5 ~ 2. 5元/m 3成本，适合 大规模生产。神华集团煤制氢能力已经达到450亿 m 3/a ，可供2亿辆燃料电池车用氢超过千年，缺点 是排放量高,气体杂质多。

(2)天然气制氢。

天然气制氢的原理:在一定压力、一定高温及催 化剂作用下，将甲烷和水蒸气转化为一氧化碳和氢 气等，余热回收后，在变换塔中将一氧化碳变换成二 氧化碳和氢气的过程。再经过换热、冷凝、汽水分 离，通过程序控制将气体依次通过装有3种特定吸 附剂的吸附塔，由变压吸附（PSA )提纯氢气。3.1.2高温分解制氢

(1) 甲醇制氢。

近年来，随着国内甲醇生产规模的扩大，甲醇蒸

汽转化制氢工艺发展迅速。以甲醇为原料,采用甲 醇重整生产氢气技术，已在国内外商业化多年，规模 一般在2 500 m 3/h 以下。目前，该技术已广泛应用 于电子、冶金、食品以及小型石化行业中。甲醇重整 制氢技术与大规模的天然气、轻油、水煤气等转化制 氢相比，具有流程短,投资省，能耗低，无环境污染等 特点。

(2) 氨制氢。

氨分解制氢是一种重要的制氢方法，液氨可以 方便安全运输，到达目的地后进行氨分解制氢，即把 液氨加热至800 ~ 850尤，在镍基催化剂作用下，对 氨进行分解,分解效率可达99%以上，得到含75% H 2和25% N 2的混合气体。一般用作半导体或其 他工业的保护气体，也可提纯获得高纯度氢气。 3.1.3工业副产氢

工业副产氢总量较大，主要来自氯碱工业副产 气、煤化工焦炉煤气、丙烷脱氢、合成氨产生的尾气、 炼油厂副产尾气等。

氯碱工业氢气纯度高（体积分数达到99. 3%以 上），主要用于生产氯化氢及PVC ,但仍有很多氢气