近日，福建省科技廳網(wǎng)站公布了4個2023年度科技成果轉(zhuǎn)化典型案例。其中，福州大學(xué)“氨—氫”綠色能源技術(shù)專利轉(zhuǎn)化運(yùn)用榜上有名。該技術(shù)由福州大學(xué)石油化工學(xué)院院長、化肥催化劑國家工程研究中心主任江莉龍研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)完成，形成了以氨為儲氫介質(zhì)的“氨—氫”儲能與發(fā)電技術(shù)路線。

　　破解氫氣儲運(yùn)難題

　　當(dāng)下，以制氫、儲氫、運(yùn)氫、用氫為主的氫能產(chǎn)業(yè)鏈存在儲運(yùn)難、本質(zhì)安全性弱等痛點(diǎn)，為此，國際社會高度關(guān)注一種高效、安全的氫能載體——氨。基于此，依托福州大學(xué)建設(shè)，由魏可鎂院士創(chuàng)建、江莉龍領(lǐng)銜的化肥催化劑國家工程研究中心，率先在國際上開發(fā)了以氨為儲氫介質(zhì)的“氨—氫”儲能與發(fā)電技術(shù)路線。

　　“合成氨催化技術(shù)是我們中心的傳統(tǒng)優(yōu)勢，現(xiàn)在我們利用新一代的高效合成氨催化劑，通過液氨把氫存儲在氣瓶里，再通過氨熱催化分解轉(zhuǎn)化成氫氣，進(jìn)而再發(fā)出電來。”江莉龍說，“氨通過分解生成氫氮混合氣，氫氮?dú)饪刹唤?jīng)分離，直接進(jìn)入燃料電池發(fā)電，目前這個技術(shù)已處于初步商業(yè)化應(yīng)用階段。”

　　2022年2月，由福州大學(xué)紫金氫能開發(fā)的國內(nèi)首座3千瓦級“氨—氫”燃料電池發(fā)電站交付中國鐵塔龍巖分公司并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　“這套設(shè)備實(shí)現(xiàn)了氫的即產(chǎn)即用和安全高效發(fā)電，破解了氫氣的儲存運(yùn)輸難題，具有低噪聲、長續(xù)航等綜合優(yōu)勢。”福州大學(xué)紫金氫能總經(jīng)理張卿介紹。

　　進(jìn)入應(yīng)用示范階段

　　“氨—氫”能源是支撐可再生能源規(guī)模化利用和氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要載體，也是能源轉(zhuǎn)型升級的重要途徑。

　　福州大學(xué)化肥催化劑國家工程研究中心教授、福州大學(xué)紫金氫能副總經(jīng)理羅宇表示，福州大學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的研究攻關(guān)，針對現(xiàn)有“氨—氫”能源轉(zhuǎn)換能耗高、本質(zhì)安全性弱的難題，以氨為儲氫介質(zhì)發(fā)展出“氨—氫”能源成套技術(shù)。

　　一方面是高性能低溫氨分解制氫催化劑技術(shù)。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)出高活性、高穩(wěn)定性的新型低溫氨分解制氫催化劑，在常壓480℃時實(shí)現(xiàn)99.5%以上的氨分解率，并建成了年產(chǎn)百噸級催化劑生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)3000小時穩(wěn)定運(yùn)行無衰減。新催化劑較現(xiàn)有商業(yè)催化劑可降低運(yùn)行溫度300℃以上，顯著提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

　　另一方面是高效自熱低溫氨制氫反應(yīng)器技術(shù)。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)新構(gòu)型自熱式反應(yīng)器調(diào)控氨分解氣和自熱燃料煙氣的溫壓流分布，精準(zhǔn)匹配氨分解過程中反應(yīng)熱負(fù)荷與供熱流通量。新結(jié)構(gòu)自熱式氨分解反應(yīng)器可節(jié)約50%以上的催化劑用量。在此基礎(chǔ)上，他們發(fā)展出“安全低溫氨現(xiàn)場制氫—提純—加氫”一體站成套裝備技術(shù)，制氫成本較高壓儲氫顯著降低。

　　去年9月，全國首座氨現(xiàn)場制氫加氫一體示范站在福建長樂建成，標(biāo)志著氨制氫加氫技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用示范階段。

　　商業(yè)化前景廣闊

　　氨是關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)化工原料，作為儲氫介質(zhì)，優(yōu)勢明顯。我國傳統(tǒng)的合成氨通常以煤為原料，氫氣與空氣分離制備的氮?dú)庠诖呋瘎┳饔孟略诟邷馗邏簵l件下合成氨，危險系數(shù)大，且能耗高。打破這種局面得益于我國化肥催化劑技術(shù)的進(jìn)步。

　　“‘氨—氫’能源綠色循環(huán)路線是將可再生能源電力電解制氫技術(shù)結(jié)合低溫低壓的綠色合成氨技術(shù)，把大規(guī)模的風(fēng)、光等可再生能源電力電解制氫后再高效合成氨，把這些綠色電力儲存在氨里，氨再作為能源運(yùn)輸?shù)饺珖�各地使用�?rdquo;江莉龍介紹。

　　今年1月，福州大學(xué)紫金氫能和廈門金龍共同研發(fā)出全國首輛“氨—氫”燃料電池客車，實(shí)現(xiàn)氫能在汽車上的即產(chǎn)即用，具有加注時間短、續(xù)航里程長、安全高效、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，為“氨—氫”能源在車用燃料電池領(lǐng)域的商業(yè)化推廣提供了一條重要的技術(shù)路徑。

　　據(jù)了解，一輛氫燃料電池客車不到10分鐘便可完成氫氣充注，加滿氫后能行駛近400千米。預(yù)計(jì)2025年該技術(shù)年產(chǎn)值超百億元，預(yù)計(jì)到2030年可減排二氧化碳5600萬噸/年。該項(xiàng)目還被列入福建省科技廳重大專題專項(xiàng)。