王业勤：一体化天然气制氢技术在加氢站的应用

各位领导、各位专家，下午好！我今天给大家带来的演讲是《一体化天然气制氢技术在加氢站的应用》。我的演讲内容包括三个方面的内容。

第一，介绍一体化天然气制氢技术。

我们做一体化天然气制氢，实际上最主要的是从降本角度来考虑的。对于加氢站来说，氢气成本对运营起着至关重要的影响，如果在制、储、运、压缩以及加注过程中省掉了运输环节，实际上大幅度节约氢气的成本。通常来说 ，氢气运输成本，占终端售价的25%-30%，目前国内很多加氢站关于这部分运输成本占比已经超过30%，因此现场制氢加氢成为一种必然的选择，在比较经济的选择中这是非常理想的。

在一体站的工艺流程流程中，大家可以看到最关键、最核心的设备就是一体化天然气制氢。以我们21年做制氢设备的经验来看，左边是工业设备，对于普通老百姓来说，对工业设备还是敬而远之的；右边这个设备是我们作为商业、作为民用设备而单独进行开发的，这是为佛燃集团南庄加氢站单独设计的这么一套制氢装置。

天然气制氢加氢一体化站在中国是一个新生事物，但是在全世界已经有几百套运行经验了。2008年我们做北京奥运会加氢站之前，就已经接触过相关国外的产品和技术，我本人也在美国和日本看过一些相关的装置，最早日本横滨加氢站从2003年就开始在做相关的示范运行了。目前全世界做撬装一体化制氢设备项目的公司前3位分别是荷兰的HyGear、美国的Air Products、日本三菱化工机株式合社。国内的话，我们公司一直在做这个方面的应用和研发。

对于热化学制氢来说，天然气本身有很多有毒有害物质，制取得到的氢气对燃料电池有影响的大概有四种杂质，在制氢的时候要特别关注到。第一个是一氧化碳，它对燃料电池的Pt催化剂是有毒害的，另外是硫化氢、氨、固体颗粒物等，这四部分是整个制氢加氢一体化站杂质控制的关键。

对于城市燃气制氢，第一点建议是使用门站的天然气，即高压天然气，这样不用压缩机，同时也节约了投资和运行成本。第二，最好是使用未加臭的天然气，城市燃气很多都会加臭，这也是一种有机硫，在制氢的过程中要把有机硫和无机硫脱出来，因此在加臭之前使用天然气制氢。

天然气制氢一体化站有四个技术关键点，或者是四个部分。首先是天然气的净化，要先把它脱掉有毒有害物质，包括硫化氢、汞、砷、氯等。另外是高温高压水蒸气重整，这是整个反应器的核心。第三是中温变换，将一氧化碳变换为氢和二氧化碳。四是氢气的提纯，从合成器里把氢气提纯出来。

这是我们做的第一代和第二代产品。第一代产品是我们为2008年北京奥运会永丰加氢站做的天然气制氢装置，这个装置制氢规模是50方/时。我们在做第二代技术的时候，把第一代技术进行了深化，比如增加了强化传热和更高效的催化剂研发，在相同的占地面积下，我们第二代技术已经是它的四倍产量了，达到每小时生产200方氢气，差不多一天产400公斤左右的氢气。

我们的第三代技术，把四个关键高温设备揉到一个设备里，包括对强化传热、对硫厂，包括对设备的材料以及单独的催化剂做了相关的研发，而且研发工作还是比较漫长的，比如像中温变换催化剂我们大概花了整整八年时间来做。

这是我们第三代产品。大家看到只有两个模块，方形的是我们的转化炉，它是高度集成的设备，相当于天然气的转化设备。这边有几个罐子的，这是氢气提纯的设备，我们使用的是变压吸附方法来做的提纯。

  一体化天然气制氢跟传统天然气制氢相比有什么优势呢？首先，我们使用的是换热式的重整技术，从催化剂体系开始做研发，催化剂的体系强度，还有就是高效。第二是把蒸汽整个系统改掉了，蒸汽即产即用。第三是冷启动和热启动时间大大缩短，是传统天然气制氢1/3左右的冷启和热启时间。最后我们自己开发了环保中变催化剂，刚才我说了我们历时八年时间，在实验室做了4年，然后做了2年的测现实验，然后又做了2年配方改进。这个催化剂主要四个特点：一是宽温区的变换，从230度到430度，200度的温区范围内都可以有效的使用，都可以有正常的活性；二是催化剂没有重金属铬，生产环境和使用环境都比较友好；三是在生产催化剂时没有使用硫酸法工艺，这样使它与普通工业催化剂相比在使用的过程中没有放硫的过程（如果是使用传统催化剂，整个装置在开始使用的时候，它有很长一段时间都会带硫和硫化氢出来，这段时间里产出的氢气是不能为燃料电池使用的）；四是温度比较低，230度的使用温度，一氧化碳含量会非常低，大概只有1%以下，实际测出来只有0.5%-0.7%左右（正常使用传统催化剂，一氧化碳含量大概是在2.5%-3%左右，甚至有时候会达到3.3%）。因此，我们对氢气的效率提高了，我们还采用了高效的变压吸附技术，包括有吸附剂的研发，大概花了7年左右的时间。

现在我们使用一体化天然气制氢技术，占地是非常小的（8×10米），再加上一些美化隔离装置，大概是8×12米。我们在十几年的时间里，也是不停在做很多的技术研发。从专利申请的日期可以看出来，我们第一个专利是2009年申请的，到第三代的时候已经是2019年，整整花了十几年的时间。

第二，一体化天然气制氢技术在加氢站的应用。

这是在佛燃集团南庄加氢站的应用情况，利用加气站改建的。这是布置的平面图，制氢设备放置的位置对整个占地来说面积非常小。这个站单独设置了脱罐拖车的充装口，对本站用不完的氢气就可以对外充装，在加氢站检修的时候也可以从外部拉氢气过来进行加注。

最后，介绍一下我们公司。

我们公司成立于2000年，主要是做制氢设备，在21年的时间里大概做了600多套设备，大量出口到国外，包括美国、日本、韩国。我们也有自己相关的专利技术，由于我们长期做制氢装置，这是易燃易爆危险化学品生产装置，因此我们有很多行业内的设计证书，包括化工工程、压力容器、压力管道以及锅炉的安装资质。我们公司也做了很多国家863氢能计划子课题，同时也由我牵头主编了一项国家标准，也参编了国家氢能其他方面的标准，包括《GB 50516 加氢站技术规范》、《 GB/T 37244-2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》等。同时我们也是很多氢能专业委员会的成员单位。

公司在创新方面下了不少功夫，比如说催化燃烧的甲醇制氢技术，还有大型单体甲醇转化器，每小时生产2万方的氢气，这是由我牵头带着团队做的。还做了制氢加氢一体化系统，同时也在做燃料电池车用氢气定向纯化技术、燃料电池长时间后备电源系统等。

作为全球市值最高的氢能公司PLUG POWER是唯一把经济性跑通的公司，氢能的道路还是比较漫长，希望跟大家一起探讨，在氢能的赛道上怎么样把全产业链的商业模式跑通，这是很关键的。我的发言就到这里，

谢谢大家！