2013年09月17日13:57
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作為用于燃料電池車的燃料，日本一直將國(guó)內(nèi)煉油廠和鋼鐵廠制造的氫氣視為有力候選。但隨著儲(chǔ)藏和運(yùn)輸技術(shù)的進(jìn)步，在海外生產(chǎn)氫氣也將成為一個(gè)重要選項(xiàng)。
安倍政權(quán)列入發(fā)展戰(zhàn)略的燃料電池車預(yù)定于2015年投放市場(chǎng)。為此，氫氣制造和供應(yīng)設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)開發(fā)正在加速。
日本吉坤日礦日石能源公司為燃料電池車使用的高純度氫氣開發(fā)出了新型提純技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)通過組合使用含有鈀成分、只能透過氫氣的分離膜與吸附并去除二氧化碳的分離膜，可從混合氣體中提取高純度氫氣。與過去的技術(shù)相比，氫氣回收率可提高2成，使制造成本壓縮約1成。
為了實(shí)現(xiàn)氫社會(huì)，石油批發(fā)企業(yè)對(duì)于氫氣供應(yīng)的商業(yè)化最為積極。這是因?yàn)闊捰蛷S擁有大規(guī)模的氫氣制造能力。日本石油能源技術(shù)中心7月公布的推測(cè)顯示，以日本國(guó)內(nèi)煉油廠的生產(chǎn)能力，一年可向燃料電池車等供應(yīng)氫氣43億立方米（常溫常壓）。
制造汽油的催化重整設(shè)備生成副產(chǎn)品氫氣（吉坤日礦日石能源根岸煉油廠）
剩余的氫氣產(chǎn)能
煉油廠制造的氫氣分為2種。一種是在使用原油蒸餾而成的石腦油制造汽油的過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)氣體。年產(chǎn)量達(dá)年85億立方米。
但這種副產(chǎn)氣體不會(huì)向外部供應(yīng)。因?yàn)闊捰蛷S中的脫硫等工藝需要比副產(chǎn)量更多的氫氣。
因此，煉油廠購(gòu)置了大型氫氣制造裝置。以輕質(zhì)石腦油等為原料制造氫氣。日本所有煉油廠的總計(jì)年產(chǎn)能高達(dá)100億立方米。
然而，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步和汽油需求的減少，脫硫所需的氫氣大量減少�，F(xiàn)在，氫氣的實(shí)際產(chǎn)量為57億立方米。也就是說，有43億立方米生產(chǎn)余力。這剛好是石油能源技術(shù)中心公布的“可供應(yīng)氫氣量”。燃料電池車使用1立方米氫氣大約可行駛10公里。如果把1年行駛1.2萬(wàn)公里作為標(biāo)準(zhǔn)情況，那么，如果剩余的氫氣制造裝置滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，大約可以滿足360萬(wàn)輛燃料電池車的燃料需求。
除了煉油廠之外，鋼鐵廠也大量制造氫氣。干餾煤炭時(shí)產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣中含有55％左右的氫氣，全國(guó)生成的氫氣副產(chǎn)品多達(dá)50億立方米。再加上石油化學(xué)、制堿工業(yè)的副產(chǎn)量，能夠調(diào)配給燃料電池車等使用的氫氣有一百幾十億立方米之多。
日本政府著眼于豐富的副產(chǎn)氫氣和氫氣生產(chǎn)設(shè)備的剩余能力，描繪出了氫社會(huì)藍(lán)圖。但現(xiàn)實(shí)情況似不會(huì)完全按照藍(lán)圖發(fā)展。巖谷產(chǎn)業(yè)公司氫氣部部長(zhǎng)上田恭久認(rèn)為：“政府的目標(biāo)是在2025年（燃料電池車保有量）達(dá)到200萬(wàn)輛，到那時(shí)，單靠國(guó)內(nèi)的氫氣無法滿足燃料需求。”
其理由是，副產(chǎn)氫氣并不是全部用作燃料電池車的燃料�，F(xiàn)在，剩余的副產(chǎn)氫氣部分供作工業(yè)氣體等，但大部分是作為能源在公司內(nèi)部消費(fèi)。鋼鐵等企業(yè)如果對(duì)外銷售氫氣，就必須另行采購(gòu)自己需要的能源。就目前的情況而言，當(dāng)燃料電池車進(jìn)入普及期，氫燃料需要以能夠與汽油競(jìng)爭(zhēng)的價(jià)格供應(yīng)時(shí)，供應(yīng)氫氣能否成為一項(xiàng)業(yè)務(wù)還很難說。而且，氫燃料的提純需要追加成本。因此企業(yè)很可能會(huì)作出“自行消費(fèi)更合理”的判斷。
從成本和二氧化碳對(duì)策兩方面看，海外生產(chǎn)都更加有利
巖谷產(chǎn)業(yè)預(yù)測(cè)到氫氣燃料將大量流通，因此增加了儲(chǔ)藏和運(yùn)輸效率都比傳統(tǒng)的壓縮氫氣更高的“液氫”經(jīng)營(yíng)量。
上田部長(zhǎng)說：“如果不是利用海外的廉價(jià)原料和電力制造的氫氣，作為燃料就沒有競(jìng)爭(zhēng)力。我們還考慮將來在當(dāng)?shù)匾夯瘹錃�，然后進(jìn)口到日本�！�
現(xiàn)在的設(shè)想是利用化石燃料制造氫氣。但原油價(jià)格如今居高不下，維持在1桶80～100美元。而如果換成天然氣，日本就必須進(jìn)口液化天然氣（LNG），價(jià)格相對(duì)偏高。因此，如果在日本國(guó)內(nèi)制造氫氣，國(guó)內(nèi)的原料市場(chǎng)價(jià)格將成為瓶頸。
出于以上觀點(diǎn)，大型設(shè)備企業(yè)日本千代田化工建設(shè)公司開發(fā)的在液體化學(xué)物質(zhì)中貯氫的技術(shù)受到了關(guān)注。
氫氣與甲苯反應(yīng)后會(huì)生成名為甲基環(huán)己烷（MCH）的液態(tài)化學(xué)物質(zhì)。千代田化工在全球率先開發(fā)出了使用1納米以下的鉑微粒催化劑，從甲基環(huán)己烷中提取氫氣的技術(shù)。氫氣的液化需要零下253℃的極低溫冷卻，而甲基環(huán)己烷能夠在常溫常壓下儲(chǔ)藏、運(yùn)輸，體積只有氫氣的500分之1。
千代田化工的構(gòu)想是，利用中東等氣田地區(qū)出產(chǎn)的天然氣制造氫氣，并在當(dāng)?shù)貙錃庵瞥杉谆h(huán)己烷，再利用化學(xué)品船運(yùn)送到日本，然后供應(yīng)氫氣。關(guān)于這樣做的理由，總工程師岡田佳巳說:“如果是在氣田近在咫尺的原產(chǎn)國(guó)，當(dāng)?shù)靥烊粴獠少?gòu)價(jià)格只是日本進(jìn)口液化天然氣的10分之1�！�
在液體化學(xué)物質(zhì)中貯氫的驗(yàn)證設(shè)備（千代田化工建設(shè)）
氫氣應(yīng)在海外生產(chǎn)還有另一個(gè)重要的理由。
實(shí)際上，如果以化石燃料為原料，在生產(chǎn)氫氣的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳。即便是發(fā)生量最少的天然氣（甲烷），制造1立方米氫氣也要排放0.9公斤的二氧化碳。日本汽車研究所的調(diào)查顯示，如果把燃料的制造工序包含在內(nèi)，燃料電池車的二氧化碳排放量與汽油混合動(dòng)力車相當(dāng)。
氫社會(huì)和燃料電池車的構(gòu)想原本是為了遏制二氧化碳排放。如果以化石燃料為原料，只有同時(shí)采取捕集發(fā)生的二氧化碳并將之封存到地下的“二氧化碳捕獲和封存”（CCS）等對(duì)策，氫氣才稱得上是“清潔燃料”。但實(shí)際情況是，適合進(jìn)行封存的地方是油田、氣田等原料產(chǎn)地，而這些產(chǎn)地大都在海外。
德國(guó)已經(jīng)成立了國(guó)家項(xiàng)目，研究在使用氫氣的同時(shí)，把產(chǎn)生的二氧化碳作為化學(xué)原料加以活用。如要實(shí)現(xiàn)氫社會(huì)，就需要開展二氧化碳捕獲和封存及充分利用二氧化碳的相關(guān)研究。（作者：中西清隆，日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）
