向海水直接要氫，向氫液化系統提供中國“心”……

福州練好“氫”功競逐萬億賽道

近期，國家能源局公布第三批能源領域首臺（套）重大技術裝備名單，福大紫金氫能科技股份有限公司研制的“10千瓦級‘氨-氫’燃料電池分布式發電系統”成果上榜。

氫能被稱為“21世紀的終極能源”。根據國際氫能源委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》，2050年，全球氫能源需求將增至目前的10倍，全球氫能產業鏈產值將超過2.5萬億美元。據中國氫能聯盟預計，至2025年，我國氫能產業產值將達到1萬億元。

近年來，福州企業在制氫、儲氫、運氫、用氫為主的氫能產業鏈上發力，氫能技術頻“出圈”。得益于榕企的探索，福州正逐步構建氫能“制備—存儲—運輸—加注—應用”全產業鏈，競逐氫能萬億賽道。

向海要氫升級設備

擬明年投用

今年5月，漂浮式海上制氫平臺“東福一號”“開”進福清興化灣，利用無淡化海水原位直接電解制氫原理與技術，在真實海洋環境下成功制備出氫氣，破解了海水電解制氫領域的近半個世紀難題，實現了把取之不盡的海水當純水一樣直接用于電解制氫。

“東福一號”是全球首套與可再生能源相結合的漂浮式海上制氫平臺，由中國工程院謝和平院士團隊與東方電氣（福建）創新研究院有限公司（下稱東福研究院）聯合研制。

近日，東方電氣（福建）創新研究院有限公司總經理劉泰生向記者透露，升級版的無淡化海水直接電解制氫設備正在加速研發，預計明年投用。

劉泰生介紹，加氫站可以就地配套無淡化海水直接電解制氫設備，就近使用海水、自來水、生活污水作為制氫原料，利用谷值電力制取氫氣，并存儲到加氫站設計配備的儲氫裝置中供銷售。這種模式既省去昂貴且管制嚴格的運氫環節，也可大幅降低氫氣成本，提升氫能交通產業活力。

無淡化海水原位直接電解制氫技術，還能應用于油田采油廢水、工業廢水、火電廠廢水、城市生活廢水等領域。今年10月，東福研究院牽手我國最大油氣田——長慶油田，把這種電解制氫技術應用于氣田采出水，將工業廢水轉化為氫氣。

向氫液化系統

提供中國“心”

近年來，伴隨氫能與氫燃料電池汽車產業的興起，液氫相較于氣氫，在規模化發展氫能產業的儲存、運輸中更具明顯優勢。

液氫是由氫氣經過降溫而得到的液體。液氫相較于氣氫，體積大大減少，不僅方便儲存和運輸，還能降低成本。但是，液氫溫度低至零下253攝氏度，對制冷技術要求極高。

榕企雪人股份突破技術壁壘，將壓縮機技術、制冷技術以及換熱技術延伸應用在液氫以及氫能裝備領域，自主研發出氫氣液化用大型氦氣噴油式螺桿壓縮機組，助力我國液氫高效儲運領域實現重大技術突破。

那么，這套壓縮機組如何獲得液氫？雪人股份副總經理兼董事會秘書王青龍介紹，簡單點說，就是先冷卻氦氣，把氦氣冷卻到低于氫氣的沸點，與氫氣進行換熱，將氫氣液化。

“氦氣壓縮機作為大型低溫系統的核心部件之一，相當于系統的心臟，其使用效率和壽命直接關系到整個大型低溫系統的運行成本以及穩定性。”王青龍告訴記者，雪人股份該項目成果擁有自主知識產權，整體技術達到國際領先水平，具有重要的社會效益和經濟效益，市場應用前景廣闊。

載人航天與探月工程重大專項、超導托卡馬克（人造小太陽）等多項大科學工程必須在液氦、液氫級低溫環境下運行。氦氣壓縮機作為大型低溫系統的核心部件，是實現大科學裝置低溫環境的主要方式。目前，由雪人股份研制的多套液氫系統用壓縮機組產品服務于航空航天液氫領域，應用于國產的氫液化系統，實現噸級液氫的穩定量產。

目前，福州市中景石化、久策氣體等企業可有效保障氫源供應，東方電氣、雪人股份等企業在核心零部件研發制造方面形成技術優勢。

“氨-氫”轉換

打造多個全國首創

文章開頭提到的“10千瓦級‘氨-氫’燃料電池分布式發電系統”有啥作用？福州大學化肥催化劑國家工程研究中心教授羅宇博士介紹，其以液氨作為高效儲氫載體，通過低溫氨熱催化分解轉化成氫氣，進而再通過燃料電池發電。

去年，由江莉龍研究員帶領的福州大學化肥催化劑國家工程研究中心研發團隊，首創了常壓低溫氨分解催化劑，并開發出“氨-氫”燃料電池系統。該技術解決了“氨-氫”能源轉換過程中關鍵科學技術難題，是處于國際領先的一項顛覆性關鍵技術。

目前，福大紫金氫能已開發出從3千瓦到百千瓦級的多系列“氨-氫”燃料電池分布式發電系統，這個技術已處于初步商業化應用階段。例如，由福大紫金氫能開發的國內首座3千瓦級“氨-氫”燃料電池發電站穩定運行，為福建龍巖曹溪鎮一經常性離網基站提供持續不間斷的電力保障。

氫能具有綠色、高效、無碳排放和應用范圍廣等優點，但氫的運輸和存儲是制約氫能產業發展的“痛點”，因此“氨”走入人們視野。“氨作為高效儲氫介質，具有易液化儲運、安全性高和無碳排放等優勢。‘氨-氫’燃料電池分布式發電系統擁有存儲壓力小、發生火災危險性低、加注時間少等天然的優勢。”羅宇教授介紹，這樣一來，還可以通過注入液態氨，來得到氫氣。在長樂的全國首座“氨現場制氫加氫一體站”便可以實現上述過程。該一體站于去年9月建成，氫燃料電池巴士不到10分鐘便完成氫氣充注。加滿氫后，巴士能行駛近400公里。

“氨-氫”轉化技術有很多應用前景。今年1月，福大紫金氫能和廈門金龍共同研發出全國首輛“氨-氫”燃料電池客車，實現氫能在汽車上的即產即用，具有“加注時間短、續航里程長、安全高效、節能環保”等多重優點，為“氨-氫”能源在車用燃料電池領域的商業化推廣，提供了一條重要的技術路徑。

基于福州大學化肥催化劑國家工程研究中心研發的“低溫低壓合成氨”和“安全低溫氨分解”兩項核心催化技術，福大紫金氫能開發了氨現場制氫加氫站、分布式電站、移動電源、車用/船用動力及“氨-氫”燃燒內燃機等終端產品，致力打通“氨-氫”能源產業鏈各個環節，發展安全、高效、低成本的綠色用能新模式。（記者 梁凱鴻/文 受訪者供圖）