所有的讨论都是关于清洁和绿色氢作为未来的燃料,以及蓝色氢在过渡期间作为通往我们的无碳乌托邦的桥梁的作用。但传统工商业氢气市场有什么新变化吗?
这个占主导地位但现在可称为“老派”的氢气行业面临哪些挑战?在清洁和绿色氢燃料社会的未来背景下,传统氢技术的发展前景如何?
我们采访了领先的氢能先驱Rommel Oates,自90年代末与世界著名的氢能专家T.Nejat Veziroglu博士一起研究大规模氢储存以来,他一直在引领氢能领域。
在迈阿密大学校园内的清洁能源研究所(CERI)任职期间,Rommel与Veziroglu博士一起研究关于氢的所有事物。
当我们向低碳燃料过渡时,氢被预测为赢得即将到来的“能源转型奥运会”的领跑者,我们必须记住现在所谓的“灰色”氢之路,它已经为我们铺平了低碳与无碳的未来之路。
世界从非常成熟、但标签为越来越脏的“灰氢”业务中学到了很多东西,这对于帮助人类在今天享受成果仍然非常重要。灰氢支持炼油和化工行业与我们现代生活方式直接相关的关键产品,例如用于农业的肥料、住房和建筑材料、用于轮胎的橡胶、用于交通和运输的燃料,甚至更轻的公平用途,例如口红用蜡。我很庆幸工业氢气行业几十年来为未来的氢市场奠定了基础。
地下储藏室
以大规模储氢为例。经常被认为是理所当然但经常被忽视的是林德(前身为普莱克斯公司)等行业领导者的重要性,他们成功地证明了大规模、高压和高纯度的氢气可以储存在地下盐层中。
如果没有成功实施这项技术并在某种程度上“降低风险”,那么过渡到使用氢作为解决可再生能源存储问题的完美补充的道路将是值得怀疑和不确定的。
大规模储氢技术是推动能源转型时代迈向无碳未来的关键技术之一,依靠可靠的“灰色”氢气。
然而,大多数人不知道的是,当我在1990年代末和2000年代初研究大规模[氢]地下储存时,没有蓝图可以确定可以实现这一壮举。当时,有一名操作员将乙烯尾气氢气流(<95%的纯氢气)储存在德克萨斯州斯威尼的克莱门斯穹顶的盐洞中——但它泄漏了!此外,在英格兰蒂赛德,只有三个以低压盐水补偿模式运行的低纯度储氢小型洞穴。
这些是世界上唯一证明在地下储存氢气可能性的例子,而且它们远非完美的例子。如果我们希望用纯度大于99.99%的绿色氢来解决可再生能源存储问题,世界就需要解决这个问题,很难在不泄漏的情况下完成存储。
因此,在地下盐洞中以高压和高纯度安全地储存氢气,不发生泄漏或渗漏,是一项尚未完成的壮举。我很自豪我在发明系统和方法方面发挥了领导作用,这些系统和方法能够安全储存大量氢气而不会泄漏或渗漏。
今天工业和商业氢行业有什么新变化?
大规模地下储氢技术使关键的氢气供应能够保持稳定,供世界上一些最大的炼油厂和化工厂使用。那么让我们在这里停留片刻,看看今天的商业氢气市场。
服务于化学和炼油行业的氢气工业用途目前占全球氢气总市场的99%以上。随着WTI和布伦特原油基准价格飙升至80美元/桶以上,炼油商再次享受并获得丰厚的利润。这对于目前提供“灰色”氢气的氢气供应商来说是个好消息。随着消费者胃口的增加(并且愿意为更环保的燃料支付溢价),预计炼油市场将产生更多的可再生燃料和生物燃料,其中蓝色和绿色氢将发挥更加突出的作用。
尽管如此,我们必须以外科手术方式向以氢为主要能源载体的清洁能源时代过渡,以避免传统化石能源的短期痛苦价格飙升,这可能会破坏“向绿色转型”的倡议。
丙烷脱氢、氯碱设施、乙烯蒸汽裂解设施等化学过程中有许多有价值的自留氢气流,仅举几例,每年就能产生数十亿立方英尺的氢气。根据碳负担分配的方式,可以为这些形式的氢以更便宜的价格推向市场。
每个人都专注于蒸汽甲烷重整(SMR)制氢,且经常忽视副产氢的未开发供应量和低成本——以及它们将在能源转型时代发挥的作用。副产氢的市场价格通常是SMR制氢价格的三分之一(<0.50美元/公斤)。如果将过程中的碳分配给例如乙烯产品(来自蒸汽裂解装置),那么副产氢至少会被认为是蓝色或低碳氢,这将进一步与绿色氢竞争。这意味着绿色氢真的需要能够以低于0.50美元/公斤的价格与廉价的副产氢竞争……而不是以目前公认的1.50美元/公斤的基准!
传统氢气技术的未来是什么?
传统的氢技术面临碳排放和整体碳管理模式的挑战。这项技术的运营商将被迫寻找创造性的方法来进一步提高效率并开发同时减少碳排放的技术。
因此,需要将更多的氧气燃烧器技术纳入传统的氢气生产技术中,以减少排放并提高原料的转化率。我们还可能注意到,随着类似Knighthawk Engineering的等离子重整技术的出现,今天被视为废物流的东西,如农业废物、垃圾、建筑材料、塑料和其他垃圾填埋场产品,将在未来成为有价值的原料。
此外,我还要补充一点,在不久的将来,蒸汽甲烷重整过程中的原料灵活性将至关重要。寻找能够使用可再生天然气(RNG)和其他可再生原料的SMR;我还可以看到,变压吸附(PSA)装置旨在从SMR的废气流中去除CO2,作为通过胺处理去除CO2的替代方法。最后,我预测像Monolith这样的公司,以及其他公司将找到一种利用等离子重整或“新时代”气化工艺从大量新的低碳或废物原料中产生氢气的方法。
什么样的绿色氢能技术将屹立在“奥运”领奖台上?
鉴于我对所有的氢——我看不出棕色、灰色、蓝色和绿色氢源之间的区别,因为它们都在我们的能量转换中发挥着关键作用,而氢是长距离载体。我一直只将氢视为氢。
然而,在绿色氢前沿,最符合当前的热点,我看到目前的PEM和碱性系统受到改进的电解系统的挑战。我看好Hysata公司的技术(毛细管电解槽),它正在将新技术商业化,以重新定义绿色氢的经济性。Hysata的技术领先于时代,融合了PEM和碱基系统的优点,达到了两全其美。
这是一个氢气革命的时代,随之而来的是同样困难和有益的挑战和机遇。来自石油和天然气、核能、太阳能、风能和其他形式能源的伟大思想都能够帮助我们过渡到未来的无碳社会。
(原文来自:气体世界 全球氢能网、新能源网综合) |