甲醇储氢与氨储氢技术路线对比分析.docx
甲醇储氢与氨储氢技术路线对比分析在“双碳”背免下，以“光伏”、“风能”为代表的可再生清洁能源产业得到大力发展，氢能作为解决可再生清洁能源“不稳定”问题的理想的储能介质，也引起了广泛的关注。然而，现阶段储氢技术已成为制约氢能产业发展的瓶颈问题。高压气态储氢技术的市场占有率高，但储氢效率较低，且受运输的经济半径（15Okm）限制无法实现大规模的氢气运输。低温液态储氢技术能耗较高，同时国内氢气液化工艺和设备技术多局限于航天行业，存在成本高的问题。有机液态储氢和固态储氢技术的成熟度不高，存在储/放氢过程能耗高、氢载体循环次数有限、无法实现100%放氢等问题。甲醇储氢和氨储氢技术氢气的储存条件较温和，且可利用已有的产业基础设施，被认为是极具前景的储氢技术。一、技术概述1.甲醇制氢甲醇储氢技术产业链路线示意图氢制甲醇过程（可将1U511氢气，储存至In?甲醇）路径1：C0+2H2-CH30H适用于以煤气化合成气作为甲醇生产原料的场景。路径2tCO2+3H2-CH30H+H20。适用于周边有C02原料的场景。否则需采用空气分离获取C02,成本极高。甲薛制氢过程CH3OH+H2O->CO2+3H2氢气提纯过程：甲醇制氢过程的产物为C02和H2的混合物，为了达到终端的使用需求，需进行提纯。2.氮储氢氨储氢技术产业链路线示意图氢制氢过程（可将1215.511?氢气，储存至Inf第）N2+3H2-*2NH3织是农业化肥的主要原料，因此，合成织技术在国内十分成熟。反应温度为400500'C,反应压力为200500bar。由于氨在常压、温度为-33C（或8.58bar,20'O即为液态，物理性质和丙烷相似,可利用丙烷储运设备或管道进行运输。1215.5m3的氢气通过合成织工艺，体积可缩小为Im1.班分解制氢过程：2NH3-N2+3H2氨分解制氢过程的反应压力一般为常压,反应温度为800'850oCo由于反应温度较高，对能耗的需求较高，因此目前国内现有的疑分解制氢项目规模普遍较小，低于100oNm3h.氢气提纯过程常采用变压吸附进行提纯，反应压力为810bar.改变操作条件可以生产不同纯度的氢气，纯度可达99.99%以上（质子膜燃料电池要求氢气浓度）o但由于极易使质子膜氢燃料电池中毒，因此针对氨分解制得的氢气除要求氢气浓度外，也要求织浓度低于OJUnu）Imo1.,这增加了氢气提纯过程的投入。二、路线对比1.不同路线的关键运行参数和性能指标对比分别计算三种技术路线终端单位吨氢气的成本，结果如下图所示:不同技术路线生产单位吨氢气各环节的成本由上图可知，以CO为碳源的甲醉储氢路线终端氢气成本约为9.86'23.84元kg,低于以CO2为碳源的甲醇储氢路线(11.393为47元kg)和氨储氢路线(11.8731.67元kg)°原因1:以CO为碳源制甲醇过程的氢源需求量低于以C02为碳源路线；原因2：CO主要来闩于煤气化的尾气，成本相对低廉和稳定：原因3甲醇制氢过程中，33.3%的氢气来自于参与反应的水蒸气。匆储氢路线由于反应中不需要碳源，且氮源的成本相对低廉，同时，以C02为碳源的甲醉储氢路线由于C02的价格范围波动较大，且获取难度较高，成本较高，因此，氨储氢路线的终端氢气成本略低于以C02为碳源的甲醇储氢路线。三、结论分析1、安全性甲醉储氢的条件为常温常压，筑储氢的条件为常压、-30C,同时，液缄存在一定的腐蚀性，且具有刺激性气味。因此，甲醇储氢的条件更温和，安全性更高.2、技术成熟度由高到低依次为：以CO为原料的甲醉储氢技术、纸储氢技术、以CO2为原料的甲醇储氢技术。具体针对各路线的各环节而言：1.氢制甲醇/氨过程：氢制氨技术（合成氨）以CO为原料的氢制甲醉技术以C02为原料的氢制甲醉技术。2 .甲醇/氨储运过程:均较为成熟，且有较长时间实际应用经验。3 .甲静/氨制氢过程I甲醉储氢城储氢4 .氢气提纯过程：均较为成熟，技术水平发展基本一致。3、适用场景甲醇储氢技术适合于周围有低价碳源的场景，其中以低价焦炉煤气碳源为最佳。氨储氢路线对原料的要求较低。但两者均需在郊区或化工园区建厂。4、储氢效率14甲静可储存111511?氢气，In?氨可储存1215.511?氢气，因此,氮储氢的效率较高。5、产业化以CO为原料的氢制甲醇已具有一定规模，成为目前国内制甲醇产业的主要技术。以C02为原料的氢制甲辞还处于还处于中小试阶段。氢制氨（合成氨）在国内已相当成熟，产业化规模处于世界领先水平。但氨制氢过程由于反应温度较高，目前还没有建成的示范项目。总体而言，以CO为原料的甲醇储氢技术产业化水平更领先。6、经济性以终端氢气的成本作为标准，整体来看，由低到高依次是：以CO为碳源的甲醉储氢路线V筑储氢路线V以C02为碳源的甲醉储氢路线。同时，各技术路线在经济性方面均受原料价格的影响波动较大，因此，不同技术路线的适应场景有所差异，如以Co为碳源的甲醇储氢路线要求周围有煤化工厂提供低价的C0；不同场景所适用的储氢路线也有所差异，需要具体情况进行具体分析。
