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传统化工企业在燃料电池用氢新国标下的机遇与挑战
日期 ：2019/7/4 20:32:53
行业背景
作为全球最大的产氢国 ，我国发展氢能源产业，有着得天独厚的优势和刻不容缓的需求 ，我国的氢气产量大、经济性好 、分布广，发展氢能源产业不但可以调整我国能源结构，降低对石油进口的依赖，确保国家能源，还可以为建设绿色清洁的低碳社会，实现可持续发展助力。
随着氢能产业链中各项技术难点被相继攻克，标准制定单位陆续发布氢能源相关的国家标准，氢能源产业正在从示范阶段走向市场化 。传统化工企业作为氢气的主要生产方和使用方，有大量的工业氢被低效的作为燃料燃烧，甚至直接驰放到大气中。传统化工企业如何参与到燃料电池汽车的燃料氢供应链中来，是高效利用现有氢气资源的新途径。
1 工业氢与燃料电池用氢有何不同
工业氢的品质要求和燃料氢有很大的不同，工业氢中高纯氢的杂质含量也不能满足燃料氢要求，而燃料氢的氢气纯度甚至连纯氢都算不上 ，工业氢关注的是氢气的纯度，燃料氢关注的是特定杂质的含量 。所以 ，工业氢不等于燃料氢。
2 如何将工业氢变为燃料氢
工业氢产量大 、经济性好、分布广 ，正好可以解决目前燃料氢面临的价格昂贵 、运输距离远、储运成本高的问题 ，问题在于，如何将工业氢转变为燃料氢，满足燃料氢对特定杂志苛刻的要求？
依托北京大学和清华大学雄厚的科研实力和产学研优势，佳安氢源针对燃料氢，研发出了“模块化定向除杂（MDP-Modular Directional Purification）”技术，工业氢通过MDP纯化后，可以完全满足燃料氢品质的要求 ，氢气纯度和各项杂质含量符合GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》 ，可广泛应用于氯碱化工 、焦炉煤气、芳烃重整、PDH 、煤化工 、MTO、合成氨等化工领域的富氢气体。
图3 ：模块化定向除杂技术（MDP） 示意图
“模块化定向除杂（MDP）”技术是根据杂质的组成种类进行定向分析，优化选择脱除材料和方法及杂质的脱除顺序 。氢气中的杂质分为三大类：有机易吸附类（甲醛、甲酸 、烃类）、无机易吸附类（NH3 、H2S、SO2、卤代物） 、弱吸附类（O2、N2、CO、Ar），MDP技术好比一个医生 ，首先对原料氢气进行诊断，判断出其中含有的杂质种类及浓度，然后根据诊断结果选择对应的脱除方案 。对于弱吸附类的每种杂质都使用专用吸附剂对应脱除，弱吸附类杂质脱除后的氢气中，O2含量小于1ppm，CO含量小于0.1ppm、N2含量小于10ppm，对于易吸附类杂质 ，则是根据杂质种类或者酸碱性选择特定的吸附剂或者催化剂，达到优化脱除 。
MDP技术具有“两低一高”的特点：纯化后的氢气有害杂质含量低 、纯化成本低 、氢气收率高 ，特别适合将已经通过PSA后达到99%纯度的工业氢，进一步纯化到燃料氢。
3 模块化定向除杂技术有何优势
“模块化定向除杂（MDP）”技术的诞生，将给氢能行业带来巨大的变革 ，也给传统化工企业参与到燃料氢的供应链中创造了条件，同时为解决燃料电池汽车行业发展面临的几个主要问题提供了新的途径 ：
1. 氢气品质不够“高” ：氢燃料电池对氢气的要求非常高 ，“娇贵”的氢燃料电池很容易因为氢气中杂质的存在导致性能下降甚至报废 。在氢源和终端应用场合 ，通过MDP对氢气中各种杂质的定向脱除后，氢气纯度和各项杂质含量符合GB/T37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》 ，氢气的品质不再是燃料电池汽车使用过程中需要时刻担心的问题。
2. 氢气价格不够“低”：工业氢的来源主要分为工业制氢和伴生富氢。工业制氢是以满足工业生产用氢为目的的氢气制造 ，产量大且成本较低 。在很多工业生产过程中，还会产生存在于尾气和废气中的伴生富氢，这类氢气或被作为燃料燃烧 ，或被低效利用 ，甚至被直接排放，通过MDP将伴生富氢纯化后用于燃料电池汽车， 实现了“零碳制氢” 、经济高效。利用MDP从工业氢中获取合格的燃料氢，将大幅降低燃料电池汽车用氢的成本。
3. 氢源距离不够“近” ：MDP纯化的广泛适用性，使得更多的氢源可以应用于燃料电池汽车 ，大大拓宽了燃料电池汽车获取氢源的途径。加氢站不再需要舍近求远获取高品质的燃料电池汽车用氢 ，就近利用MDP纯化后的多种氢源均能满足燃料氢的品质要求 ，大幅降低储运成本。
“模块化定向除杂（MDP）”技术的应用，为氢燃料电池行业解决氢气品质 、氢气价格和氢气储运三大问题提供了新的途径，让燃料电池用氢变得安全 、纯净 、经济 、多元，也为传统化工企业实现氢的创新高效利用，参与到燃料氢的供应链中创造了条件。
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