以氨储氢破解应用瓶颈——福州大学“氨—氢”储能与发电技术开发纪实

以氨储氢破解应用瓶颈——福州大学“氨—氢”储能与发电技术开发纪实

近日，福建省科技厅网站公布了2023年科技成果转化4个典型案例，其中，福州大学“氨氢”绿色能源技术专利转化及申请榜上有名。 该技术由福州大学石油化工学院院长、国家化肥催化剂工程研究中心主任蒋立龙研究员团队研发，形成了利用氨的“氨氢”储能发电技术路线作为储氢介质。

解决氢气储存和运输问题

目前，以制氢、储氢、运氢、用氢为主的氢能产业链存在储运困难、本质安全性弱等痛点。 为此，国际社会正在密切关注一种高效、安全的氢能源载体——氨。 以此为基础，依托福州大学建设，由魏克美院士创办、姜立龙领衔的国家化肥催化剂工程研究中心，在全球率先研发“氨氢”储能发电技术以氨为储氢介质的发电技术路线。

“氨合成催化技术是我们中心的传统优势，现在我们采用新一代高效氨合成催化剂，通过液氨将氢气储存在钢瓶中，然后通过氨的热催化分解将其转化为氢气，然后发电。” 蒋立龙介绍说，“氨分解生成氢氮混合物，氢氮气体无需分离即可直接进入燃料电池发电。这项技术目前处于初步商业应用阶段。”

2022年2月，福州大学紫金氢能源研发的国内首座3千瓦“氨氢”燃料电池电站交付中国铁塔龙岩分公司并实现稳定运行。

“这套设备实现了氢气的即时生产和使用，安全高效发电，解决了氢气储存和运输问题，并具有噪音低、电池寿命长等综合优势。” 福州大学紫金氢能源总经理张庆表示。

进入应用示范阶段

“氨氢”能源是支撑可再生能源大规模利用和氢能产业发展的重要载体。 这也是能源转型升级的重要途径。

福州大学国家化肥催化剂工程研究中心教授、福州大学紫金氢能副总经理罗宇表示，经过多年的研发，福州大学团队将现有的“氨-氢”能源转换技术能耗高、本质安全性弱。 针对这一问题，以氨为储氢介质，开发了一套完整的“氨氢”能源技术。

一方面是高性能低温氨分解制氢催化剂技术。 团队设计研发了高活性、高稳定性的新型低温氨分解制氢催化剂，在常压480℃下氨分解率达到99.5%以上，建成年产催化剂生产线100吨，实现稳定运行3000小时。 无衰减。 新型催化剂与现有商用催化剂相比，运行温度可降低300℃以上，显着提高设备运行的安全性和经济性。

另一方面是高效自热低温氨制氢反应器技术。 该团队设计了一种新型自热反应器配置，用于调节氨分解气和自热燃料烟气的温度和压力流量分布，以精确匹配氨分解过程中的反应热负荷和供热流量。 自热氨分解反应器新结构可节省催化剂用量50%以上。 在此基础上，他们开发了“安全低温氨现场制氢-纯化-加氢”一体化站成套装备技术，相比高压储氢，制氢成本大幅降低。

去年9月，全国首座一体化现场氨制氢加氢示范站在福建长乐建成，标志着氨制氢加氢技术进入应用示范阶段。

商业化前景广阔

氨是关系国计民生的基础化工原料。 氨作为储氢介质具有明显的优势。 我国传统氨合成通常以煤为原料。 将氢气与空气分离产生的氮气在催化剂作用下在高温高压条件下合成氨，风险系数高，能耗高。 打破这一局面得益于我国化肥催化剂技术的进步。

“‘氨氢’能源绿色循环路线是将可再生能源电力电解制氢技术与低温低压绿色氨合成技术相结合，大规模利用风、光等可再生能源电力电解进行电解氢气，然后高效合成氨。这些绿色电力被储存在氨中，然后作为能源运输到全国各地使用。”姜立龙说。

今年1月，福州大学紫金氢能源与厦门金龙联合研发出全国首辆“氨氢”燃料电池公交车，实现了车上即用型氢能源，加氢时间短、续航里程长、续航里程长。安全。 高效、节能、环保的优势为“氨氢”能源在车用燃料电池领域的商业化推广提供了重要的技术路径。

据了解，氢燃料电池公交车仅需不到10分钟即可充满氢气，充满氢气后可行驶近400公里。 该技术预计2025年产值突破100亿元，预计到2030年每年减少二氧化碳排放5600万吨。该项目也被列入福建省重大专项科学技术部。

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