来自“化粪池”的氢燃料电池,打造新能源闭环生态

发电技术团 2021-10-30

化粪池新能源新能源汽车

1117 字丨阅读本文需 4 分钟

绿色氢被视为能源和移动革命的希望灯塔,但目前尚不适合大规模生产。主要是因为,氢主要是从化石原料中生产出来的。然后必须在使用时对其进行压缩或液化,以便运送到例如加油站,这就需要具有高投资成本的基础设施来进行储存。

因此,对于全国范围的氢供应,分散生产在未来将是必不可少的,并且理想情况下将使用当地可用的可再生能源实现气候中和。

2020 年,由工艺工程师 Viktor Hacker 领导的格拉茨科技大学 (TU Graz) 研究人员与位于格拉茨的初创公司 Rouge H2 Engineering 共同提出了一种可持续的分散制氢工艺,即所谓的“化学-循环制氢法”。获得多项奖项的研究成果,已经形成了一个紧凑的现场按需工厂,可以从沼气、生物质或天然气中生产氢气。

现在 Hacker 和他的团队再次引起人们的关注。这次是关于持续项目Biogas2H2的具体结果。在世界上最大的工业相关示范工厂,他们直接在现有的沼气工厂,从真正的沼气中生产高纯度氢气,其中包括气体中存在的所有杂质。该项目由奥地利研究促进局 FFG 资助。


研究证明了可以将一个化学循环系统集成到现有的沼气厂中。用于燃料电池的高纯度氢气是由真正的沼气生产的,不仅在实验室而且实际上在工业规模上,TU Graz 的化学工程和环境技术。

沼气来自猪粪、甘油相、青贮玉米和谷物残留物的甲烷气体。除了电力之外,沼气产生的绿色氢可以助力实现能源的可持续性发展。

Rouge H2 Engineering 和 TU Graz 于 2021 年夏季,在该公司位于穆雷克的场地内建造了示范工厂,并将在 10 月底之前投入运行以进行测试。

10 千瓦的工厂将大约 1% 的沼气流量(大约每分钟 30 升)与蒸汽混合。混合物流入工厂的反应器。在那里,沼气被重整并产生合成气。该气体随后将氧化铁还原为铁。然后蒸汽进入反应器,将铁重新氧化回氧化铁。这会释放出纯度为 99.998% 的氢气。

准备用于商业用途

这种工艺可实现 75% 的效率。如果将 Mureck 沼气厂的整个沼气流量(约 480 立方米/小时)通过相应升级的化学循环工厂引导,结果甚至可以达到 3 兆瓦的氢气生产工厂。这意味着该技术现已准备好用于商业用途。

此外,还可以从真正的沼气中大规模生产分散式氢气。它所需要的只是工厂的一点空间。因此,我们对来自沼气行业的订单持开放态度立即生效。

目前,加氢站提供的氢气价格为 10 欧元/公斤。而采用化学循环法生产的氢气的价格为 5 欧元/公斤。这使该过程与其他技术相比具有竞争力。

除了从沼气生产氢气的工厂外,还可以安装一个加氢站。但问题的关键是氢动力汽车目前必须在 700 巴的压力下加油,为了将尽可能多的氢放入罐中,从而实现有吸引力的续航里程,化学循环装置在高达 100 bar 的压力下生产氢气,该压力相对较高,但不足以补充燃料。将氢气压缩到 700 bar 既棘手又昂贵。

这种压缩必须在某个地方进行,要么直接在生产现场,要么在加气站进行,当然也可以用瓶装氢气供应,但成本会增加。

“从沼气厂”使用氢气的其他可能性是将其填充到气瓶中以供进一步运输,将氢气管道直接铺设到配备燃料电池的家庭,或用于工业过程。

该研究课题立足于“移动与生产”专业领域,这是格拉茨工业大学的五个战略研究重点领域之一。

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