未來(lái)的某一天，我們開(kāi)著一輛電動(dòng)汽車(chē)，當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，只需開(kāi)到附近的加氨站，5分鐘內(nèi)就能加滿一桶液態(tài)氨，電池表便顯示滿格，加滿后能開(kāi)1000公里以上，且加氨價(jià)格低廉。隨著“氨-氫”燃料電池的推出，這樣的場(chǎng)景很快就要變成現(xiàn)實(shí)。

最近，由江莉龍研究員帶領(lǐng)的福州大學(xué)化肥催化劑國(guó)家工程研究中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)（簡(jiǎn)稱中心團(tuán)隊(duì)），首創(chuàng)了常壓低溫氨分解催化劑，并開(kāi)發(fā)出“氨-氫”燃料電池系統(tǒng)。該技術(shù)解決了“氨-氫”能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題，是處于國(guó)際領(lǐng)先的一項(xiàng)顛覆性關(guān)鍵技術(shù)。  

那么，上述技術(shù)將應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？“氨-氫”燃料電池有何優(yōu)勢(shì)？就此，記者采訪了福州大學(xué)化肥催化劑國(guó)家工程研究中心副教授羅宇。

突破：利用氨來(lái)解決氫能產(chǎn)業(yè)瓶頸

氫能具有綠色、高效、無(wú)碳排放和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但氫的運(yùn)輸和存儲(chǔ)是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“痛點(diǎn)”。 

羅宇介紹，氫的儲(chǔ)運(yùn)需要35兆帕以上的高壓，高壓儲(chǔ)氫核心材料和關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口，導(dǎo)致終端氫氣售價(jià)達(dá)60元/公斤以上，按照2050年將建成1萬(wàn)座加氫站的目標(biāo)，需投入高達(dá)150萬(wàn)億元至300萬(wàn)億元的基建成本。此外，高壓氫氣易燃易爆，氫安全性弱的問(wèn)題更加突顯。如何根據(jù)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，研發(fā)成熟安全高效的儲(chǔ)氫運(yùn)氫技術(shù)，是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“卡脖子”難題。 

在氫能源高昂的終端成本下，“氨”走入人們視野。 

“氨是一種無(wú)碳富氫載體，如果通過(guò)氨儲(chǔ)氫，具有高能量密度、易于存儲(chǔ)與運(yùn)輸、安全性高、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)成熟和終端無(wú)碳排放等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。”羅宇告訴記者，氨由一個(gè)氮原子和三個(gè)氫原子組成，是天然的儲(chǔ)氫介質(zhì)。  

此外，氨是現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的大宗化學(xué)品，我國(guó)年產(chǎn)能達(dá)到7200萬(wàn)噸，年產(chǎn)量5600萬(wàn)噸，位居世界第一。我國(guó)也是可再生能源、核能和副產(chǎn)氫大國(guó)，福州市周邊化工園區(qū)每年產(chǎn)生大量副產(chǎn)氫，可集成可再生能源/核能制氫或化工園區(qū)的副產(chǎn)藍(lán)氫，還可實(shí)現(xiàn)氨“發(fā)儲(chǔ)用”全鏈條無(wú)碳化。 

因此，圍繞氨的合成、存儲(chǔ)與利用，該中心團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，亟待整合已有的合成氨產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。 

“我們考慮利用風(fēng)電、光伏等可再生能源電力資源以及福州周邊副產(chǎn)氫，將傳統(tǒng)的合成氨工業(yè)、石化產(chǎn)業(yè)、氫能源及可再生能源產(chǎn)業(yè)相融合，貫通傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)，發(fā)展出一條符合我國(guó)能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的‘可再生能源電力制氫—氨液態(tài)儲(chǔ)氫—安全低成本運(yùn)氨—無(wú)碳產(chǎn)氫用氫’的全鏈條零碳綠色能源循環(huán)特色經(jīng)濟(jì)路線。”羅宇表示，這將為氫能源產(chǎn)業(yè)開(kāi)拓一條無(wú)碳化的能源生產(chǎn)及利用新模式，這樣一來(lái)，不僅突破了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的安全性“卡脖子”技術(shù)瓶頸，還能大幅度降低終端用氫成本和加氫站建設(shè)成本。 

5分鐘加滿液態(tài)氨能行駛上千公里

經(jīng)過(guò)多年的研究攻關(guān)，該中心首創(chuàng)了常壓低溫氨分解催化劑，能將氨制氫的溫度從850℃降至500℃以下，實(shí)現(xiàn)氨分解率達(dá)99.5%，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出低溫氨制氫加氫站裝置和新型“氨-氫”燃料電池發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)，攻克了“氨-氫”能源循環(huán)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，有望發(fā)展一條契合我國(guó)能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的“清潔高效合成氨—安全低成本儲(chǔ)運(yùn)氨—無(wú)碳產(chǎn)氫用氫”的全鏈條特色氫能經(jīng)濟(jì)路線，為國(guó)家雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供一條嶄新的解決方案。 

羅宇介紹，該技術(shù)適用于包括車(chē)用動(dòng)力、船用動(dòng)力、偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、基站供電、備用電源、分布式電站等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。  

那么，“氨-氫”燃料電池有何優(yōu)勢(shì)？ 

羅宇與中心團(tuán)隊(duì)成員評(píng)估了多種車(chē)用動(dòng)力的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，“氨-氫”燃料電池?fù)碛写鎯?chǔ)壓力小、發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)性低、加氨時(shí)間少等天然的優(yōu)勢(shì)。 

羅宇舉了個(gè)例子，他以乘用車(chē)為例，如果汽車(chē)是一臺(tái)安裝有“氨-氫”燃料電池的電動(dòng)車(chē)，那么燃料成本僅約20元/百公里。這種成本與純電動(dòng)車(chē)相當(dāng)，較相近車(chē)型的燃油車(chē)可節(jié)約至少一半的燃料成本。 

“基于當(dāng)前的Mirai（一種氫燃料電池汽車(chē)品牌）燃料電池車(chē)的技術(shù)水平估計(jì)，‘氨-氫’燃料電池車(chē)有望達(dá)到超1000公里的續(xù)航里程，比現(xiàn)有純電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程高出200%以上，甚至高于當(dāng)前燃油車(chē)的續(xù)航水平?！绷_宇表示，未來(lái)我們將可在加氨站5分鐘內(nèi)加滿液態(tài)氨，就能開(kāi)上1000多公里，而且每百公里加氨花的費(fèi)用與充電站電費(fèi)相當(dāng)。 

目前，該中心已在對(duì)接相應(yīng)車(chē)用、船用公司，正在加快推進(jìn)“氨-氫”燃料電池進(jìn)入交通運(yùn)輸市場(chǎng)，這意味著“氨-氫”燃料電池很快會(huì)走進(jìn)大眾的生活中。 

啟動(dòng)建設(shè)國(guó)內(nèi)首個(gè)“氨-氫”創(chuàng)新平臺(tái)

這項(xiàng)顛覆性關(guān)鍵技術(shù)的突破，迎來(lái)國(guó)內(nèi)首個(gè)“氨-氫”綠色能源重大產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)的啟動(dòng)建設(shè)。  

近期，由福州大學(xué)、紫金礦業(yè)集團(tuán)和北京三聚環(huán)保共同投資2.67億元成立的合資公司福大紫金氫能科技股份有限公司（“福大紫金”）落戶福州閩侯。該公司憑借福州大學(xué)在合成氨及“氨-氫”轉(zhuǎn)化催化技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，自覺(jué)地推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研用融合，致力于打造國(guó)家級(jí)“氨-氫”能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，發(fā)展集綠氨產(chǎn)業(yè)、氫能產(chǎn)業(yè)及可再生能源產(chǎn)業(yè)于一體的“零碳循環(huán)”的萬(wàn)億級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈。 

2月13日，福大紫金開(kāi)發(fā)的3千瓦級(jí)氨-氫燃料電池發(fā)電站交付中國(guó)鐵塔龍巖分公司，為龍巖市曹溪鎮(zhèn)一座經(jīng)常性離網(wǎng)基站提供持續(xù)不間斷的電力保障。 

據(jù)介紹，該中心團(tuán)隊(duì)已獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“十四五”首批“氫能專(zhuān)項(xiàng)”支持（可再生能源電解制氫—低溫低壓合成氨關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用，5000萬(wàn)元），國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、福建省重大專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)題等資助。 

（文字 梁凱鴻）