據(jù)研究所調(diào)查，氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)市場規(guī)模預(yù)計到2050年將達(dá)到年160萬億日元。為了實現(xiàn)氫社會，作為不可或缺的舉措而備受關(guān)注的，便是不會排放二氧化碳的氫制造項目。其背景是，發(fā)達(dá)國家在2009年的G8拉奎拉峰會上達(dá)成協(xié)議，要在“2050年之前使發(fā)達(dá)國家整體二氧化碳排放量削減80％”。氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)人士根據(jù)該協(xié)議，對氫社會的前景進(jìn)行了展望，要想實現(xiàn)這一美好愿景，前提條件便是制造二氧化碳零排放的氫。

氫基本上不單獨存在于自然界中，它主要以碳化氫及水等化合物的形式存在。因此，需要采用一些方法向這些化合物施加能量以制造氫。目前使用的大都是工廠生產(chǎn)的副產(chǎn)氫，供應(yīng)不足時則通過對化石燃料重整來制造。這些氫制造工藝在施加能量的過程中會排放二氧化碳。

對此，有關(guān)方面正積極地從兩個方面進(jìn)行制造二氧化碳零排放氫的嘗試，即（1）利用可再生能源生成的電力對水進(jìn)行電解；（2）雖然采用對化石燃料進(jìn)行重整或者氣化加工的方法，但通過利用“二氧化碳捕集及封存”（CCS：將重整和氣化時產(chǎn)生的二氧化碳在向大氣排放之前進(jìn)行分離、捕集及封存）工藝，來實現(xiàn)二氧化碳的零排放。

全球啟動28個項目

日經(jīng)BP清潔能源研究所關(guān)于全球主要氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)項目的調(diào)查報告《全球氫基礎(chǔ)設(shè)施項目總覽》（2013年10月24日發(fā)行）中提到，在70個主要項目中，力爭實現(xiàn)二氧化碳零排放的氫制造項目多達(dá)28個。

其中，使用可再生能源的二氧化碳零排放項目為26個。從具體類別來看，通過風(fēng)力發(fā)電制造氫的項目最多，共10個，利用可再生能源生成的電力對水進(jìn)行電解來制造氫的項目為6個，通過生物燃?xì)庵圃鞖涞捻椖恳彩?個，通過太陽能發(fā)電制造氫的項目為3個。

通過水力發(fā)電制造氫的項目則只有1個，這是因為這種方式已經(jīng)得到部分普及，因此只是選出一個電力供求方面的先進(jìn)舉措。還有2個項目是在煤田和天然氣田當(dāng)?shù)貙剂线M(jìn)行重整或者氣化加工，與此同時進(jìn)行二氧化碳捕集及封存，從而實現(xiàn)二氧化碳零排放。

德國利用日益增多的風(fēng)力發(fā)電制造氫

在上述項目中備受關(guān)注的，要數(shù)德國利用風(fēng)力發(fā)電生成的電力、通過電解來制造氫的項目。德國已經(jīng)決定去核電，因此開始越來越多地采用可再生能源中的風(fēng)力發(fā)電，其中多數(shù)集中在德國北部。

由于德國北部沒有太大的電力需求，因此需要向工業(yè)集中的德國南部輸送電力，但鋪設(shè)高壓輸電線的步伐十分緩慢。因此，利用德國北部風(fēng)力發(fā)電剩余的電力制造氫并加以利用的項目日益增多。

比如，正在德國首都柏林以北120公里的勃蘭登堡州普倫茨勞推進(jìn)的“普倫茨勞風(fēng)力氫項目”。該項目擁有共計6兆瓦風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，平時將生成的電力輸入電網(wǎng)。在夜間等電力需求較小，以及電力出現(xiàn)剩余時，則會對水進(jìn)行電解制造氫，然后存儲到貯氫罐中。

儲藏的氫根據(jù)需要，與甲烷等可燃性氣體（生物燃?xì)猓┗旌?，然后供?yīng)給熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。而利用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的電力供應(yīng)給電力系統(tǒng)網(wǎng)，其廢熱則銷售給地區(qū)供熱系統(tǒng)。部分氫還將供應(yīng)給位于柏林市內(nèi)等的燃料電池車（FCV）及氫燃料汽車專用加氫站等。

將氫與城市燃?xì)饧淄榛旌献鳛槿剂鲜褂玫臍渫椋℉ythane：混氫天然氣）項目中，對通過風(fēng)力發(fā)電制造的氫加以利用的項目也在增多。具有代表性的是德國的“Power-to-Gas”。德國意昂集團（E.ON）及綠色和平能源公司（GreenpeaceEnergy）等能源企業(yè)使用風(fēng)力發(fā)電的剩余電力對水進(jìn)行電解，轉(zhuǎn)換成氫，然后供應(yīng)給現(xiàn)有的供氣網(wǎng)。

這樣，在有效利用剩余電力的同時，通過添加清潔的氫，還可削減硫氧化物（SOX）及氮氧化物（NOX）等有害物質(zhì)的排放。由于可利用現(xiàn)有城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施，因此預(yù)計會加快氫社會的實現(xiàn)。

利用二氧化碳零排放氫制造甲烷

除了在城市燃?xì)庵谢烊霘浼右岳玫姆椒ㄍ猓苯永脷渲圃旒淄檫@一城市燃?xì)獬煞值膭酉蛞糙呌诨钴S。在德國，SolarFuel公司制造了一種成套設(shè)備，可利用可再生能源生成的電力對水進(jìn)行電解來制造氫，然后使其與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，從而生成甲烷，目前正在進(jìn)行實證實驗。

SolarFuel于2009年啟用了可再生能源輸出功率為25千瓦的試制機，并以40％的效率成功制造出了甲烷。2013年該公司將其輸出功率提高到了20兆瓦，力爭實現(xiàn)實用化。該公司力爭將制造的甲烷直接供應(yīng)給天然氣管道。這樣做的優(yōu)點是，可利用城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施，還能使城市燃?xì)鈱崿F(xiàn)二氧化碳零排放。

將利用可再生能源生成的氫和二氧化碳制造的甲烷用于汽車的嘗試也已經(jīng)開始展開。比如，汽車廠商奧迪公司推進(jìn)的“奧迪e-gas項目”。該項目從2013年秋季開始全面啟用甲烷年產(chǎn)能為1000噸的設(shè)備。該設(shè)備的工作原理是，利用6兆瓦的電力對水進(jìn)行電解生成氫，然后將生成的氫與二氧化碳混合制造成甲烷。奧迪計劃將其作為該公司銷售的壓縮天然氣（CNG）車的燃料，或者供應(yīng)給公共供氣網(wǎng)。將太陽能發(fā)電制造的氫用于社區(qū)和大廈

使用太陽能發(fā)電的電力制造氫的嘗試也在日益增多。其中比較有名的是法國科西嘉島的“MYRET平臺項目”。目前該項目正在開展實驗，利用太陽能發(fā)電系統(tǒng)的剩余電力對水進(jìn)行電解來制造氫，在電力需求達(dá)到高峰時，以及為實現(xiàn)太陽能發(fā)電的平均化，利用燃料電池進(jìn)行發(fā)電，然后向科西嘉島的電網(wǎng)輸送電力。

在利用太陽能發(fā)電方面，由于大廈及住宅等電力需求方也會在其設(shè)施中加以采用，因此在設(shè)施內(nèi)將太陽能電力轉(zhuǎn)變成氫加以利用的項目也已開始啟動。比如，澳大利亞格里菲斯大學(xué)在大廈屋頂設(shè)置太陽能電池板，白天在陽光照射的時間內(nèi)，將生成的電力直接用于設(shè)施內(nèi)部，剩余電力則存儲到蓄電池中，并用于通過電解制造氫。生成的氫存儲于貯氫合金中。

存儲于蓄電池的電力主要用于夜間運轉(zhuǎn)空調(diào)等，氫則在陰雨天時，通過燃料電池用于供電等。格里菲斯大學(xué)稱，僅利用氫即可為該設(shè)施供應(yīng)一天電力。

利用化石燃料，通過二氧化碳捕集及封存技術(shù)實現(xiàn)二氧化碳零排放氫

關(guān)于利用化石燃料制造氫的方法，業(yè)界目前正在探討在擁有天然氣田和煤田的地區(qū)，通過二氧化碳捕集及封存技術(shù)，實現(xiàn)二氧化碳零排放。從長遠(yuǎn)考慮，使封存的二氧化碳成為碳資源的基礎(chǔ)研究也已開始。關(guān)于這種方法，千代田化工建設(shè)公司與川崎重工業(yè)公司等日本企業(yè)引領(lǐng)了行業(yè)潮流。

千代田化工建設(shè)日前開發(fā)出一種新運輸方法，即以甲基環(huán)己烷（MCH，可將甲苯轉(zhuǎn)變?yōu)闅洌┑男问剑斔驮诤Ｍ馓烊粴馓锏鹊刂圃斓臍?。甲基環(huán)己烷在常溫常壓下為液體，體積為氫氣的五百分之一。其優(yōu)點是，雖然在提取氫的工藝中需要耗費能源，但可利用化學(xué)品油輪及油罐車等現(xiàn)有運輸基礎(chǔ)設(shè)施。

川崎重工也在推進(jìn)一項業(yè)務(wù)，即以在澳大利亞煤田出產(chǎn)的褐煤為原料，結(jié)合二氧化碳捕集及封存技術(shù)，在當(dāng)?shù)刂圃於趸剂闩欧诺囊簯B(tài)氫，然后用船將其運輸?shù)饺毡?。該公司稱，之所以選擇液態(tài)氫，是因為看好其無需花費勞力和時間去除雜質(zhì)等，送達(dá)后可直接使用這一點。液態(tài)氫運輸船與液化天然氣（LNG）運輸船相比，冷卻溫度需更低等，因此需要進(jìn)行新開發(fā)，川崎重工正在確定規(guī)格，認(rèn)為此項業(yè)務(wù)具有可行性。

千代田化工建設(shè)將從2015年度的年底開始開展氫運輸業(yè)務(wù)，川崎重工業(yè)則將從2030年開始全面啟動商業(yè)供應(yīng)鏈。兩公司均將業(yè)務(wù)啟動時的氫進(jìn)口價格假設(shè)為每標(biāo)準(zhǔn)立方米30日元左右，計劃大量供應(yīng)廉價的二氧化碳零排放氫。如果這些業(yè)務(wù)全面開展起來，日本極有可能引領(lǐng)全球氫業(yè)務(wù)市場。

原文轉(zhuǎn)自低碳工業(yè)網(wǎng)：http://www.tangongye.com/news/NewShow.aspx?page=2&id=216089