氫能離氯堿行業(yè)還有多遠(yuǎn)

張定明

(四川輕化工大學(xué)，四川 自貢 643000)

在氯堿工業(yè)燒堿生產(chǎn)工藝中，電解氯化鈉生產(chǎn)燒堿同時(shí)副產(chǎn)氯氣和氫氣。目前部分企業(yè)將氯氣與氫氣反應(yīng)生成氯化氫用于生產(chǎn)PVC；部分企業(yè)將氯氣用于生產(chǎn)氯甲烷等氯產(chǎn)品。副產(chǎn)氫氣的消耗途徑有：產(chǎn)成鹽酸，用于氫氣鍋爐產(chǎn)蒸汽，外賣給其他企業(yè)作為還原劑，提純后加壓出售等。而氫能近幾年來在全世界迎來新一輪快速發(fā)展期，從日本、韓國(guó)到美國(guó)、歐洲等其產(chǎn)業(yè)鏈已發(fā)展較為成熟。我國(guó)政府近年也力推氫能的快速發(fā)展，從國(guó)家到地方政府相繼出臺(tái)激勵(lì)政策和發(fā)展規(guī)劃。氯堿行業(yè)副產(chǎn)氫屬于灰氫。

本文中探討氯堿副產(chǎn)氫高附加值利用的優(yōu)勢(shì)，分析如何結(jié)合國(guó)家發(fā)展規(guī)劃布局氫能產(chǎn)業(yè)，希望從不同角度為氯堿行業(yè)人員提供參考和幫助。因?yàn)橛^點(diǎn)不是唯一的，各企業(yè)的實(shí)際情況也許有所差別，不明之處歡迎技術(shù)交流和研討。

1 對(duì)氫的重新認(rèn)識(shí)

氫是宇宙中含量最多的元素，如目前氫占太陽構(gòu)成物質(zhì)的75%，恒星的主要成分也是氫。氫也是地球上分布最廣的一種元素，其可以以化合態(tài)存在于化合物中，最多的是水，還有石油、煤、天然氣等以及各種生物的組成中。氫以各種形式產(chǎn)生。由于質(zhì)量輕、擴(kuò)散速度快(1.84 km/s)的特點(diǎn)，氫大多逸散到外層空間，在大氣中的含量非常低。氫氣具有極強(qiáng)的滲透性，在高溫、高壓和超低溫下，都容易引起鋼設(shè)備的氫脆或氫腐蝕，因此在裝載技術(shù)未達(dá)到一定水平的時(shí)候，影響了我們對(duì)氫能的認(rèn)識(shí)。

通常我們對(duì)氫氣作為能源的認(rèn)識(shí)束縛在對(duì)1 m3的氫氣的評(píng)估。與天然氣的對(duì)比也以1 m3的天然氣燃燒放出的熱量相當(dāng)于3 m3的氫氣放出的熱量進(jìn)行比較，所以感覺其能源利用價(jià)值低。但當(dāng)氫氣壓縮等技術(shù)及儲(chǔ)存技術(shù)成熟，氫能的較高的能源轉(zhuǎn)化效率會(huì)改變我們的認(rèn)知。

認(rèn)知一：以1 kg為單位的燃燒熱值對(duì)比，氫氣躍居為燃燒熱值高的行列。氫氣、天然氣、甲烷、汽油、標(biāo)煤、乙醇和甲醇的燃燒值依次為：121 061、55 000、50 054、44 467、29 306、27 006和20 254 kJ/kg[1]。

認(rèn)知二：氫能可以通過燃料電池直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡姡^程中的廢熱可以進(jìn)一步利用，其效率可達(dá)到83%。

以汽油內(nèi)燃機(jī)的綜合熱效率和CO2排放量為基準(zhǔn)來對(duì)比。氫燃料電池的綜合熱效率最高，同時(shí)CO2排放量少，是替代石油供給車輛動(dòng)力的最佳燃料。不同燃料車的綜合熱效率和綜合CO2排出量對(duì)比如圖1所示。

圖1 不同燃料車的綜合熱效率和綜合CO2排出量對(duì)比Fig.1 Comprehensive heat efficiency andcomprehensive CO2 emission of different fuel vehicles

由圖1可見：氫燃料電池的綜合熱效率最高，且CO2排放量少。

2 氫能的技術(shù)發(fā)展歷程

1839年，英國(guó)物理學(xué)家威廉·葛洛夫制作了首個(gè)燃料電池。美國(guó)可謂氫能的開拓者。燃料電池的首次應(yīng)用就是在美國(guó)國(guó)家航空航天局1968年阿波羅號(hào)宇宙飛船的太空任務(wù)當(dāng)中，為探測(cè)器、人造衛(wèi)星和太空艙提供電力。

多年前世界上許多國(guó)家把氫能作為自己的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。氫燃料電池成功應(yīng)用在宇宙飛船上，成為一時(shí)的熱點(diǎn)，卻因?yàn)槠涑跗诔杀靖撸覍?duì)資源減少導(dǎo)致能源緊缺和碳排放對(duì)大氣影響概念模糊，很快就趨于平淡，大家都認(rèn)為其無前途，故直到21世紀(jì)初期，其技術(shù)發(fā)展都處于停滯狀態(tài)。然而鍥而不舍的日本經(jīng)過2011年福島核事故的慘痛教訓(xùn)，以及大量依賴液化天然氣進(jìn)口的限制，不得不加快氫能研發(fā)的步伐[2]。日本完善的法律法規(guī)、政府的資金扶持及廣泛的國(guó)際合作，使其克服了初期成本高的問題，持續(xù)研究健康的氫產(chǎn)業(yè)。2014年，日本燃料電池技術(shù)得到質(zhì)的突破。隨著煤炭和石油、天然氣等資源逐步減少，石化能源產(chǎn)生的碳排放對(duì)大氣的影響被提上議事日程，各國(guó)不得不真正開始重視氫能。2017年，日本把氫能發(fā)展定為國(guó)家戰(zhàn)略。2019年，韓國(guó)和歐盟也出臺(tái)氫能發(fā)展路線圖，制定了雄心勃勃的發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)更是掀起氫能研發(fā)熱潮?？梢哉f，氫能真正的春天剛剛來到。

3 國(guó)家的相關(guān)政策

2009年，財(cái)政部、科技部聯(lián)合發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，對(duì)燃料電池汽車補(bǔ)助6萬～60萬元不等的財(cái)政補(bǔ)貼。

2014年，財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局、工信部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于免征新能源汽車車輛購(gòu)置稅的公告》，對(duì)續(xù)航超過150 km的燃料電池乘用車及客車免征車輛購(gòu)置稅?！蛾P(guān)于新能源汽車充電設(shè)施建設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)的通知》對(duì)日加氫不少于200 kg的新建燃料電池汽車加氫站，每站獎(jiǎng)勵(lì)400萬元。

2015年《中國(guó)制造2015》規(guī)劃綱要出臺(tái)，未來國(guó)家將繼續(xù)支持燃料電池汽車的發(fā)展。國(guó)務(wù)院辦公廳提出：對(duì)于符合標(biāo)準(zhǔn)的日加氫不少于200 kg的新建燃料電池汽車加氫站，每站獎(jiǎng)勵(lì)400萬元。

2016年國(guó)家出臺(tái)“十三五”新興產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃，總體規(guī)劃了系統(tǒng)全面推進(jìn)燃料電池汽車的研究與產(chǎn)業(yè)化。

2020年4月，財(cái)政部聯(lián)合工業(yè)和信息化部、科技部、發(fā)展改革委發(fā)布了《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》(財(cái)建〔2020〕86號(hào))，明確提出“調(diào)整補(bǔ)貼方式，開展燃料電池汽車示范應(yīng)用”[3]。

4 氫能產(chǎn)業(yè)鏈分析

氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及氫氣利用。其中，制氫是基礎(chǔ)，儲(chǔ)存和運(yùn)輸是氫氣利用的核心保障。

4.1 制氫方法分析

目前制氫方法有4種：化石燃料制氫(煤或天然氣生產(chǎn)，稱為藍(lán)氫)、工業(yè)副產(chǎn)物制氫(焦?fàn)t煤氣、氯堿副產(chǎn)氣，稱為灰氫)、電解水制氫(可再生電力或核能，稱為綠氫)、生物質(zhì)及其他制氫方式(光解水或生物質(zhì)，稱為綠氫)。

天然氣制氫目前仍是主要來源。表1為不同時(shí)間的氫氣來源預(yù)測(cè)。

表1 不同時(shí)間的氫氣來源預(yù)測(cè)Table 1 Prediction of hydrogen sourcesat different periods %

無論采用哪種原料制氫氣，都只能得到含氫氣的混合氣體，需對(duì)其進(jìn)行純化，以得到氫能利用需求質(zhì)量的高純氫氣。目前廣泛使用的純化方法是變壓吸附法(PSA法)，當(dāng)然還有低溫吸收—吸附法、冷凝—低溫吸附法等。

4.2 儲(chǔ)存分析

氫是最輕的物質(zhì)，在常溫常壓下為氣態(tài)，密度僅為0.089 9 kg/m3，約是水的萬分之一，因此其高密度儲(chǔ)存一直是世界性難題。目前儲(chǔ)氫方法主要有4種：高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固體材料儲(chǔ)氫以及有機(jī)液體儲(chǔ)氫。

4.2.1 高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫

目前我國(guó)已經(jīng)實(shí)施能夠適用于35 MPa和70 MPa的高壓儲(chǔ)氫瓶的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35544—2017《車用壓縮氫氣鋁合金內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》，且可量產(chǎn)，即70 MPa Ⅲ型瓶。而采用塑料材料，具有質(zhì)量輕、成本低、質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度大等優(yōu)點(diǎn)的國(guó)際上先進(jìn)國(guó)家普遍采用的IV型瓶，在我國(guó)還屬于空白。碳纖維材料世界上僅日本東麗獨(dú)家提供。相信我國(guó)70 MPa IV瓶的量產(chǎn)只是時(shí)間問題。目前國(guó)內(nèi)瓶生產(chǎn)廠家有科泰克、天海工業(yè)、中材科技、富瑞氫能、斯林達(dá)等。

4.2.2 低溫液態(tài)儲(chǔ)氫

液態(tài)氫是常壓氣態(tài)氫密度的845倍，是壓縮氫密度的數(shù)倍。常壓下，液氫的熔點(diǎn)為-253 ℃，汽化潛熱為921 kJ/kmol，1 kg氣態(tài)氫變成液態(tài)要耗電4～10 kW·h，液態(tài)氫熱值為汽油的3倍。液氫的存儲(chǔ)也需要耐超低溫和保持超低溫的特殊容器，因此其儲(chǔ)罐體積約為液氫的2倍。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫并不是一種經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)氫方法，通常適用于不太計(jì)較成本且短時(shí)間內(nèi)須迅速耗氫的航天航空領(lǐng)域。

4.2.3 固體材料儲(chǔ)氫

儲(chǔ)氫用固體材料是指在一定溫度和壓力條件下可以可逆地大量吸收和放出氫氣的合金，其儲(chǔ)氫化學(xué)反應(yīng)方程式為：

其中 M為儲(chǔ)氫合金，MHn為吸氫后生成的金屬氫化物，ΔH是該反應(yīng)的反應(yīng)熱。正向反應(yīng)吸氫并放熱，逆向反應(yīng)放氫并吸熱。隨著溫度升高，儲(chǔ)氫合金吸放氫的壓力增大，表達(dá)式如下：

lnpH2=ΔH/RT-ΔS/R。

固體材料分為金屬有機(jī)框架(MOF)和納米結(jié)構(gòu)碳材料。該技術(shù)已日漸成熟，分為大型、中型、小型儲(chǔ)存系統(tǒng)，該種方法比壓縮氫和液氫兩種方法便宜得多。

4.2.4 有機(jī)液體儲(chǔ)氫

有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)是通過不飽和液體有機(jī)物的可逆加氫和脫氫反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫。理論上，烯烴、炔烴以及某些不飽和芳香烴與其相應(yīng)氫化物如苯—環(huán)己烷、甲基苯—甲基環(huán)己烷等，可在不破壞碳環(huán)主體結(jié)構(gòu)下進(jìn)行加氫和脫氫，并且反應(yīng)可逆，其儲(chǔ)氫率會(huì)大于金屬氫化物，適合長(zhǎng)期儲(chǔ)存、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和循環(huán)使用，但其副反應(yīng)會(huì)使氣體不純，導(dǎo)致催化劑結(jié)焦，使用周期短。

4.3 運(yùn)輸分析

4.3.1 壓縮氫氣的運(yùn)輸

全球工業(yè)用的壓縮氫氣的運(yùn)輸管道總長(zhǎng)度達(dá)到1 000 km，主要位于法國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)，操作壓力1～3 MPa。其中德國(guó)擁有210 km輸氫管道， 管徑0.25 m，操作壓力2.0 MPa，輸氫量8 900 kg/h。我國(guó)純氫氣的管道總長(zhǎng)不超過200 km。由于氫氣強(qiáng)滲透性、較寬的爆炸極限、壓縮的局限性等，使得遠(yuǎn)距離輸送成本高于天然氣2～3倍。

管束汽車運(yùn)輸，最大運(yùn)輸量為6 000 m3，從成本上講運(yùn)輸半徑低于200 km時(shí)有優(yōu)勢(shì)。

4.3.2 液態(tài)氫的運(yùn)輸

液態(tài)氫的能量密度高，適合遠(yuǎn)距離車運(yùn)，相當(dāng)于壓縮氫汽運(yùn)的20倍，但不適合管輸。對(duì)于大于160 km的運(yùn)距，液氫運(yùn)輸成本最低；如果達(dá)到1 600 km，成本是壓縮氫的1/7。液氫最大儲(chǔ)運(yùn)罐體積53 m3。

4.3.3 金屬氫化物的運(yùn)輸

從50 L到55 m3的各種規(guī)格的儲(chǔ)氫罐，在運(yùn)輸上與液氫一樣極具競(jìng)爭(zhēng)力，目前正逐步受到市場(chǎng)的青睞。

4.4 利用分析

4.4.1 氫燃料內(nèi)燃機(jī)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

目前內(nèi)燃機(jī)用氫燃料有純氫燃料、氫—油混合燃料、氫—天然氣混合燃料3種形式。使用混合燃料僅是短期行為，長(zhǎng)期使用仍是以純氫為原料才具有高效環(huán)保意義。福特公司已生產(chǎn)出福特氫燃料V-10發(fā)動(dòng)機(jī)汽車，寶馬公司也已生產(chǎn)出BMW氫能發(fā)動(dòng)機(jī)7系汽車，使用液氫和汽油的6.0 L V12發(fā)動(dòng)機(jī)，其配74 L油箱和7 kg液氫，續(xù)航達(dá)到500 km+200 km。但氫燃料內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率僅30%～40%，相比氫燃料電池60%～80%，差別較明顯，其氫罐也成其短板。

4.4.2 氫燃料電池的應(yīng)用

氫燃料電池最大的特點(diǎn)是反應(yīng)過程不涉及燃燒，因此其能量轉(zhuǎn)化效率不受卡諾循環(huán)限制，能量轉(zhuǎn)化效率高，扣除內(nèi)阻等仍可達(dá)50%～70%，是內(nèi)燃機(jī)的2～3倍。氫燃料電池的發(fā)展經(jīng)歷了第1代AFC、第2代PAFC、第3代MCFC、第4代SOFC，目前是第5代PEMFC。

PEMFC燃料電池核心部件有燃料電池堆(占總成本的54%)及輔助系統(tǒng)(氫氣循環(huán)系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)，占總成本的46%)。

一個(gè)完整運(yùn)作的氫能源汽車燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)由2個(gè)核心部分組成，提供能量的燃料電池堆，以及支持燃料電池堆的運(yùn)作的輔助子系統(tǒng)。燃料電池堆的組成包括膜電極組件、雙極板、密封件和緊固件，其中膜電極又可以分為催化劑、膜材料和擴(kuò)散層。輔助系統(tǒng)最主要的就是供氫和供氧系統(tǒng)，包括空壓機(jī)、增濕器、氫氣循環(huán)泵、高壓儲(chǔ)氫罐等組件，另外還有水熱管理子系統(tǒng)及監(jiān)控子系統(tǒng)等。燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)Fig.2 Power system for fuel cell

燃料電池堆工作流程簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖3 燃料電池堆工作流程簡(jiǎn)圖Fig.3 Work flow diagram of fuel cell stack

燃料電池堆工作原理：利用質(zhì)子交換膜技術(shù)，使氫氣在覆蓋有催化劑的質(zhì)子交換膜作用下，在陽極將氫氣催化分解成為質(zhì)子，這些質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，在氫氣的分解過程中釋放出電子，電子通過負(fù)載被引出到陰極，這樣就產(chǎn)生了電能。燃料電池原理：以氫氧燃料電池為例，H2在陽極被氧化，產(chǎn)生電子和H+，電子通過外電路到達(dá)陰極，H+穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極；O2在陰極得到來自陽極的電子，被還原，與H+發(fā)生反應(yīng)生成水。

圖4為燃料電池原理圖。

圖4 燃料電池原理圖Fig.4 Schematic diagram of fuel cell

4.4.3 加氫站的配套

加氫站系統(tǒng)有供氫輸送系統(tǒng)、調(diào)壓干燥系統(tǒng)、氫氣壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)氣系統(tǒng)、售氣加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)六個(gè)主要子系統(tǒng)。氫氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氫罐、氫氣加注機(jī)是加氫站系統(tǒng)的三大核心裝備[4]。

5 部分氯堿企業(yè)的介入情況

5.1 山東濱化

2017年9月，由濱化股份與億華通合資成立濱華氫能，注冊(cè)資金5 000萬元，濱化占90%。該項(xiàng)目是利用濱化股份氯堿裝置副產(chǎn)的氫氣經(jīng)過一級(jí)壓縮升壓，通過凈化脫除雜質(zhì)后達(dá)到氫燃料電池車用動(dòng)力氫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)進(jìn)一步壓縮后進(jìn)行充裝長(zhǎng)管拖車，然后運(yùn)輸?shù)礁浇託湔緸槿剂想姵剀嚰幼⑶鍧嵢剂?。?xiàng)目分2期進(jìn)行建設(shè)。第1期實(shí)現(xiàn)氫氣充裝量 1 000 m3/h，第2期可再增加氫氣充裝量12 000 m3/h。第1期已在2019年5月實(shí)現(xiàn)精制氫氣充入長(zhǎng)拖車管。2019年6月起，濱華氫能源成為張家口海珀?duì)柕淖畲蠊蓶|，充分布局上游加氫環(huán)節(jié)，與海珀?duì)柭?lián)合建立第1期、第2期加氫項(xiàng)目，并以張家口為中心輻射京津冀市場(chǎng)；另與清華工研院合作建設(shè)以氫燃料項(xiàng)目為主的軍民產(chǎn)業(yè)園并成立氫源基金，未來將深度參與氫能領(lǐng)域建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)公司的產(chǎn)業(yè)升級(jí)目標(biāo)[5]。

5.2 重慶映天輝氯堿

2017年3月，重慶市映天輝氯堿化工有限公司氫氣提純技改項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告公示顯示：該公司投資1 600萬元，占地1 000 m2，建設(shè)1套氫氣提純PSA裝置，由6個(gè)吸附塔組成，裝置產(chǎn)能為3 750 m3/h，一部分管輸供望江變壓器廠，輸送壓力0.6～1.0 MPa；另一部分經(jīng)壓縮機(jī)加壓到22 MPa進(jìn)行槽車和鋼瓶充裝外銷，為重慶地區(qū)發(fā)展氫能提前布局。該裝置已于2017年底投產(chǎn)運(yùn)行。

6 氯堿企業(yè)氫能利用發(fā)展構(gòu)想

6.1 制氫成本對(duì)比

不同方法的制氫成本對(duì)比如表2所示。

表2 不同方法的制氫成本對(duì)比Table 2 Cost of hydrogen produced by different methods

從表2可以看出：氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫氣與化石能源的成本基本持平，無成本優(yōu)勢(shì)，但有減碳排放的優(yōu)勢(shì)；比電解水有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；但用于燃燒的氯堿副產(chǎn)氫氣則有絕對(duì)使用優(yōu)勢(shì)。

6.2 簡(jiǎn)單效益評(píng)估

氯堿生產(chǎn)中， 每生產(chǎn)1 t燒堿會(huì)副產(chǎn)約280 m3氫氣(約合0.025 t)。2019年P(guān)VC產(chǎn)量2011萬t。每生產(chǎn)1 t PVC按耗0.65 t HCl、生產(chǎn)氯化氫氫氣過量0.05計(jì)算，則耗氫37.6萬t。2019年燒堿產(chǎn)量3 464萬t，副產(chǎn)氫氣86.6萬t。按每年生產(chǎn)鹽酸1 000萬t計(jì)，耗氫約6萬t，則剩余氫氣86.6-37.6-6=43(萬t)；因此用于銷售、燃燒甚至放空的氫氣占50%，扣除銷售和部分自用外，至少30%以上屬于低附加值的燃燒和無價(jià)值排放，這對(duì)本身效益不佳的氯堿行業(yè)來說是極大損失。

按燃燒熱值計(jì)算，1 m3天然氣相當(dāng)于3 m3氫氣的熱值。天然氣按1.8元/m3計(jì)，則燃燒氫氣1 m3抵0.6元，附加值極低，折算成1 kg氫氣為11.2×0.6=6.72(元)。

加上汽車拖車成本1.5元/kg(若多個(gè)加氫站供貨，運(yùn)輸成本會(huì)降低)，氫氣精制壓縮費(fèi)用4.9元/kg，則實(shí)際成本為：

6.72+1.5+4.9=13.12(元/kg)；正常生產(chǎn)成本約19元/kg。

以1座日加氫200 kg的外供氫加氫站來說，建設(shè)投資在800萬左右，固定投資成本在1.27元/kg，按燃燒氫計(jì)算，加氫站氫氣成本約14.39元。加氫站常備5人，年薪8萬元，一年人力費(fèi)用約40萬元；年用電50萬kW·h，電費(fèi)0.6元/(kW·h)，1年電費(fèi)約30萬元；設(shè)備維護(hù)成本10萬元。

制氫成本明細(xì)如表3所示。

表3 制氫成本明細(xì)Table Hydrogen production cost details

國(guó)家補(bǔ)貼400萬元，按10年分?jǐn)?，每?0萬元，加上每年盈利288-183.6=104.4萬元，則每年共盈利144.4萬元，5.54年收回投資；如果按用于燃燒的氫氣的20%建氫站，可建氫站量為

86.6×0.3×0.2×10 000×1 000÷200÷330=787(個(gè))。

總計(jì)可產(chǎn)生效益787×144.4萬=11.364億(元)。

當(dāng)然如果按正常氫氣價(jià)格計(jì)算，加氫站氫氣成本增加19-13.12=5.88元/kg，則每年增加成本42.336萬元，減少利潤(rùn)42.336萬元，年利潤(rùn)則為102.064萬元，收回投資約8年。折舊按10年計(jì)算，幾乎無多大效益。

對(duì)外銷售價(jià)按2.5元/m3計(jì)算，扣除成本1.5元/m3，氫氣利潤(rùn)1.0元/m3，72 t氫氣產(chǎn)生利潤(rùn)為

72×1 000×11.2×1.0=80.64萬(元)。

加氫站如果沒有國(guó)家補(bǔ)助，年利潤(rùn)為62.064萬元，故氫氣直接銷售利潤(rùn)更大。

6.3 可供選擇的建設(shè)思路

6.3.1 方案1：僅進(jìn)行氫氣純化站的建設(shè)

裝置配套設(shè)備情況如下。

原料氣加壓工序：原料氣加壓機(jī)。

PSA工序：原料氣緩沖罐、變壓吸附塔1套、順放氣緩沖罐、解吸氣緩沖罐、氫氣緩沖罐。

脫氧及TSA等壓干燥工序：預(yù)熱器、脫氧塔、脫氧冷卻器、預(yù)干燥塔、干燥塔、氫氣加熱器、氫氣冷卻器、水分離器。

高純氫再壓縮及充裝工序：氫氣緩沖罐、膜壓機(jī)、槽車。

6.3.2 方案2：氫氣純化站配拖車的建設(shè)

純化同方案1，配拖車。

6.3.3 方案3：氫氣純化站配拖車及加氫站一體化

純化同方案1，配拖車。

加氫站配套設(shè)備情況：加氫撬、儲(chǔ)氫瓶組。

6.3.4 方案4：氫氣純化站配固體儲(chǔ)氫一體化系統(tǒng)

圖5為固體儲(chǔ)氫大型分裝系統(tǒng)配套小型儲(chǔ)氫罐商業(yè)化進(jìn)入市場(chǎng)的簡(jiǎn)單示意圖。

7 結(jié)語

綜上所述，氫能實(shí)際應(yīng)用在汽車上，感覺和我們不相關(guān)，沒有接觸時(shí)，似乎很遠(yuǎn)，很神秘；但這是我們實(shí)實(shí)在在擁有的廉價(jià)資源。在可預(yù)計(jì)的30年中，將低附加值的氫氣轉(zhuǎn)化成高附加值的氫能，不僅減碳排放，更關(guān)鍵為企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

圖5 固體儲(chǔ)氫大型分裝系統(tǒng)配套小型儲(chǔ)氫罐商業(yè)化進(jìn)入市場(chǎng)的簡(jiǎn)單示意圖Fig.5 Diagram that large-scale packing of stored solid hydrogen equipswith small hydrogen storage tank and enters the market commercially