創科廣場|綠氫成本急促下降儲運技術投資熱點

2022-08-01 14:38
城巴引入全港首部零排放的氫能巴士,燃料電力引起不少興趣。去年中國發布《氫能產業發展中長期規劃》,國內的氫能項目如雨後春筍,本港電力公司研究氫能發電,燃料電池廠商億華通甚至擬本港掛牌,氫能行業正面臨爆發式增長。

城巴採用了加拿大燃料電池巴拉德動力公司(Ballard Power Systems)技術,屬於全球燃料電池技術領導者,近年積極發展內地市場,濰柴動力已通過香港全資附屬公司購入其19.9%股份,成為巴拉德的最大股東。

以氫燃料車計,豐田最早積極投資,旗下Mirai創下破千公里續航紀錄,日本也是全球發展綠氫最強國家。人類利用氫能,甚至早於石油,化肥工業亦一向以天然氣,從油和煤炭等製氫。何以多年以來,人類以氫做燃料,卻躑躅不前?

今日化肥所用的氨,仍以百年前發現的《哈伯法》,靠氫與氮合成,而以碳氫燃料重組所獲的氫,一般統稱「灰氫」(Gray hydrogen);而以水電解產生氫則為「綠氫」(Green hydrogen),以往綠氫的成本比灰氫貴5倍,電解水製氫每標方( scf)約耗4.5度電,非常不划算。近年「綠氫」成本下滑,變成炙手可熱的綠色能源。

中國缺少石油和天然氣蘊藏,風和光能卻是取之不竭,近年再生能源設備急跌,風和光電又難於併入電網,蒐集光風能直接製氫,大力發展綠氫原地消耗,利用不可儲存的能源,可說「廢能利用」,一來替代化石能源入口,又可減排,一石二鳥。

中國產氫以灰氫為主,仍落後日本不少;中國急起直追,近期大型綠氫項目計有新疆庫車、內蒙鄂爾多斯、河北張家口光伏綠氫項目。國內的寶豐能源更在寧夏寧東能源化工基地建立電解水製氫綜合示範項目,正擴產和優化產能。

PEM電解水技術迅速發展,廢風廢光能可變綠氫,確是大有可為,原地以直流電馬上電解水變氫和氧。綠氫多是在原地運用,作為運輸燃料取代電池和石油,仍須解決儲運問題,原因是氫氣體積能量密度小,另外分子太小,容易泄漏,不易長期儲存,由於分子太小,氫也會加速鋼管碎裂,須特備容器才能儲存。不少更以為氫不是最終的載體,運輸氫耗資是生產的4倍成本!

寶豐能源總裁劉元管指,中國綠氫成本快降至每標方0.7元人民幣,可與化石能源製氫看齊,儲運仍是氫行業的致命傷。

氫能以高壓儲氫、液氫、管道輸氫等方式儲運;以高壓去儲氫、液氫、管道輸氫都需要加壓,攝氏負253度才冷卻至液態,電力消耗已驚人,從載體而言,最低成本是液態而常溫,所以石油仍屬能源密度最高。

液體燃料的能量密度高,研究氫的另一熱點,則結合氫和空氣中的氮,從而獲「綠氨」,變成化肥之餘亦可供燃料。香港理工大學團隊甚至已研發直接以氨作動力的燃料電池車,正研製氨動力小巴今年在港推出。

不過,氫變為「綠氨」的「相變」過程消耗能源,加上綠氨甚為刺鼻,氫燃料仍屬主流。國內能源專家劉科提出,以甲醇作為氫的載體,甲醇在常溫常壓即為液態,便於儲運之餘,也可作為儲氫載體,甲醇可在入氫站內製氫,現製現用。

解決儲氫載體技術亦有突破,香港的初創EPRO Advance Technology(EAT)宣布開發出以矽基粉末攪拌到水中,氫氣冒出可立即使用的技術。

微軟創辦人Bill Gates牽頭基金亦投資1,250萬歐羅在西班牙初創H2SITE,H2SITE開發出混合氫在天然氣管道內,運輸抵達後以特殊過濾器回收,改裝原有天然氣管道輸送氫氣。

儲運氫氣投資熱點

氫氣變成綠氨和甲醇,再變回氫也耗大量能源,H2SITE另一技術解決綠氨和甲醇變回液氫的反應過程;據說每公斤液氨變成液氫的成本低至0.8美元。

綠氨技術電解水技術發展,現時主流以質子交換膜(PEM)電解,不過投資成本甚高,主要是靠鉑和銥等稀有金屬作催化劑和堆電核心,日本理化學研究所發現可以鈷和錳取代,成本有望再降。但是先進國家研究氫能多年,掌握技術最多,氫能源仍無法起飛,究其原因乃缺乏市場和產業鏈,更無法解決載運的難題,相反,中國氫產業迅速形成,加上國家補貼,冬奧率先營運氫能巴士,河北省張家口建立了綠氫示範基地,快速形成市場模式,隨着儲運技術的突破,綠氫真正落地可能就在中國。

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