最近這段時(shí)間，氫能可謂是正火熱的話題了，小編也給大家?guī)磉^不少“綠色氫氣”和海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目的信息。

（來源：微信公眾號(hào)“歐洲海上風(fēng)電”ID：EU_offshore 作者：甄志）

在歐洲正在如火如荼地推進(jìn)海上風(fēng)電制氫及氫能經(jīng)濟(jì)的時(shí)候，遠(yuǎn)隔大西洋另一頭的加拿大也沒有閑著，他們正在研究一種顛覆性的制氫方式。如果這一全新的方式得以實(shí)現(xiàn)，則意味著將在經(jīng)濟(jì)性上全面擊垮現(xiàn)有的所有制氫方式，每公斤氫氣價(jià)格僅為目前最便宜的化石燃料重整制氫的十分之一。

一家名叫Proton technologies的加拿大的初創(chuàng)企業(yè)計(jì)劃利用地下石油、天然氣和煤層大火來生產(chǎn)清潔的氫氣。對(duì)，你沒有聽錯(cuò)，在地下礦層中放火，聽起來十分瘋狂，但該公司正在為這項(xiàng)名為HHE（Hygenic Earth Energy）的概念技術(shù)進(jìn)行實(shí)際測試。如果這一技術(shù)被驗(yàn)證成功，將提供一種利用現(xiàn)有油田“大規(guī)模、低成本、零排放”生產(chǎn)氫氣的解決方案。這樣不但可能會(huì)革命性地改變?nèi)蚰茉葱袠I(yè)，還將會(huì)對(duì)新興的可再生能源“綠色”制氫形成致命打擊。

HHE概念技術(shù)的原理其實(shí)十分簡單：首先將空氣或氧氣泵入地下石油、天然氣儲(chǔ)層或煤層中，并點(diǎn)燃碳?xì)浠衔锸怪诘貙又腥紵划?dāng)燃燒溫度達(dá)到500°C以上時(shí)，再注入水蒸汽與碳?xì)浠衔锓磻?yīng)生成合成氣，即一氧化碳和氫氣的混合物；進(jìn)一步向合成氣中添加額外的水進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳和更多的氫氣；最后采用其專利的鈀合金膜（僅允許氫擴(kuò)散通過金屬晶格）將除氫氣以外的氣體，包括二氧化碳和其他雜質(zhì)保留在地下。

一般來說，石油礦井在采空后會(huì)有70%的余留，這類剩余的石油獲取難度大，其開采經(jīng)濟(jì)性差；同樣天然氣井也會(huì)有大約20%的殘留。Proton公司開發(fā)的HHE技術(shù)則可利用這部分枯竭或廢棄的、經(jīng)濟(jì)性上不適于繼續(xù)開采的油氣礦井。由于這些“尾礦”已經(jīng)建設(shè)了完備的基礎(chǔ)設(shè)施，且有完整的地勘資料，因此可以采用HEE技術(shù)快速變?yōu)闉椤皻錃獾V”，從而產(chǎn)生意想不到的價(jià)值。這對(duì)于歐美一些老工業(yè)基地，無疑是帶來了重生和復(fù)興的希望。

另一方面，在全球范圍內(nèi)，重油的資源基礎(chǔ)比常規(guī)石油大幾倍，但重油（如焦油砂）的萃取和加工十分昂貴，且其熱值較輕質(zhì)原油低，并會(huì)產(chǎn)生更多的CO2。同時(shí)，一部分重油儲(chǔ)層的含水量大于40%，這對(duì)于普通開采來說十分不利，但卻十分適合HEE。因此，如果HHE技術(shù)能夠應(yīng)用于這些重油礦儲(chǔ)，則對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和環(huán)境都將產(chǎn)生重大影響。

根據(jù)Proton公司所預(yù)測的，HEE的制氫成本低至每公斤0.10-0.50美元，甚至遠(yuǎn)低于目前最便宜的甲烷重整制氫的成本（1~1.80美元/kg，IEA數(shù)據(jù)），同時(shí)“解決”了后者每制1噸氫所排放的9-12噸CO2。

根據(jù)彭博社的報(bào)道，如今可再生能源電解制氫的成本在2.50至6.80美元/kg，未來規(guī)模化后，預(yù)測2030年“綠色”氫氣的成本可降低到1.40美元/kg，2050年則可降低至0.80美元/kg。如果Proton能夠證明HHE技術(shù)的可行，那將會(huì)在未來幾十年內(nèi)使可再生能源制氫變得不再經(jīng)濟(jì)，并會(huì)大大遏制其規(guī)?；乃俣取?/span>

目前，Proton公司已在薩斯喀徹溫省的Superb油田開始了實(shí)際測試，該油田位于地表以下700米，其中包含2億桶重質(zhì)原油。研究第一階段，Proton將在地表測試其鈀合金膜，下一階段則將根據(jù)需要在地下使用該專利技術(shù)，以在更大的現(xiàn)場測試中將CO2保持在地表以下。

小編不得不說，這一方式確實(shí)簡單粗暴，相當(dāng)于直接在礦內(nèi)“蓋了”化工廠，在地底下完成化石能源重整和二氧化碳捕獲及封存，從源頭堵住了排放源。當(dāng)然，小編也著實(shí)為這一技術(shù)捏一把汗，如此的方式是不是會(huì)對(duì)產(chǎn)生一些不可控的危害或次生災(zāi)害呢？不知道海粉們有何獨(dú)到見解呢？

氫能產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游的氫氣制取，中游的氫氣儲(chǔ)運(yùn)和下游的氫氣利用。其中對(duì)于氫氣制取，目前成熟的技術(shù)路線包括：

以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫

以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫

電解水制氫

其他的生物質(zhì)制氫和太陽能光催化分解水制氫等技術(shù)路線仍處于實(shí)驗(yàn)和開發(fā)階段，尚未達(dá)到工業(yè)規(guī)模制氫要求。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，未來國內(nèi)氫氣供給將逐步轉(zhuǎn)化為利用可再生能源電解制氫的方式。

氫氣儲(chǔ)運(yùn)一直是用戶端供氫成本難以下降的重要原因之一，氫氣作為已知最輕的元素，不論壓縮和液化都十分困難。目前主要的存儲(chǔ)及運(yùn)輸方式包括氣態(tài)、液態(tài)和固體金屬儲(chǔ)氫等。其中高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫已得到廣泛的應(yīng)用。

可以實(shí)現(xiàn)未來清潔能源利用變革的關(guān)鍵技術(shù)在于下游氫氣應(yīng)用中的燃料電池技術(shù)。燃料電池根據(jù)運(yùn)行溫度可分為高溫燃料電池、中高溫燃料電池和低溫燃料電池；根據(jù)電解質(zhì)和燃料不同可分為質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、堿性燃料電池（AFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和磷酸燃料電池（PAFC）。其中質(zhì)子交換膜燃料電池具有運(yùn)行溫度較低、功率密度高的特點(diǎn)，十分適用于汽車應(yīng)用場景，是目前研發(fā)最為火熱的技術(shù)之一。