垃圾制氫成為“潮流”？制氫成本有望低至1.39美元/kg

6月8日，南加州燃?xì)庥邢薰?SoCalGas)發(fā)布消息稱，獲得了加州能源委員發(fā)放的75萬美元補(bǔ)貼，用于開發(fā)新型制氫系統(tǒng)，該制氫系統(tǒng)有望以1.39美元的成本制取氫氣。

眾所周知，目前較為常見制氫方式包括可再生能源電解水制氫（綠氫）和化石燃料制氫（灰氫）以及蒸汽甲烷重整制氫（藍(lán)氫），但除此之外還有個(gè)相對(duì)十分“小眾”的制氫方式——“垃圾制氫”，顧名思義，這種制氫方式是在處理垃圾的過程中，直接對(duì)其進(jìn)行熱解氣化，獲得氫氣。

南加州燃?xì)夤緦⒁阅K化制氫技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，創(chuàng)建一個(gè)可再生電力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，將垃圾填埋場(chǎng)，廢水處理廠或奶牛場(chǎng)的沼氣用作原料制取氫氣。該示范系統(tǒng)預(yù)計(jì)將于2023年開始測(cè)試，每天生產(chǎn)五公斤低碳或負(fù)碳?xì)?。此外，SoCalGas希望通過該制氫設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在較低的工作溫度而無需燃燒運(yùn)行，從而減少高達(dá)95%的碳排放。

SoCalGas清潔能源創(chuàng)新副總裁Neil Navin表示：“這個(gè)項(xiàng)目將通過開發(fā)一種方法以降低制氫成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)負(fù)擔(dān)得起的可再生氫氣，與此同時(shí)也提供一種幫助我們減少碳排放的重要工具，從而幫助我們更接近凈零排放。”

日前，相關(guān)學(xué)者曾根據(jù)行業(yè)氫氣成本模型的計(jì)算方法計(jì)算天然氣制氫、煤制氫以及電解水制氫的氫氣成本，結(jié)果如下：

表1天然氣制氫和煤制氫的氫氣成本分析

圖片來源：化工進(jìn)展

表2 電解水制氫成本核算

圖片來源：化工進(jìn)展

據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，綠氫制氫成本在十四五時(shí)將可降至14元/kg，有行業(yè)專家認(rèn)為當(dāng)加氫成本低于20元/kg時(shí)，氫能汽車加氫成本將低于汽油成本。長(zhǎng)久來看，我國(guó)以可再生能源發(fā)電制氫為主，綠氫平均綜合成本有望降至10元/kg。

近年來，越來越多的國(guó)家開始布局商業(yè)化垃圾制氫，據(jù)了解到，包括中國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、日本、法國(guó)等國(guó)家。并且隨著制氫成本的降低，垃圾制氫很可能成為“潮流”。

日前，日本汽車制造商豐田、工業(yè)氣體生產(chǎn)商巖谷徹和工程設(shè)計(jì)公司JGC宣布，將合作研究塑料垃圾制氫技術(shù)，推動(dòng)可持續(xù)氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

此外，英國(guó)政府也曾公布過一項(xiàng)資助計(jì)劃，將提供500萬英鎊作為初期資金，支持高等院校、科研機(jī)構(gòu)以及初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)行新技術(shù)研發(fā)，發(fā)展可回收生物質(zhì)制氫和垃圾制氫。并表示，垃圾制氫這項(xiàng)技術(shù)不僅能降低大氣中的二氧化碳濃度，更能為交通、重工業(yè)這些脫碳困難的領(lǐng)域提供減碳支持，幫助英國(guó)達(dá)成氣候目標(biāo)。

早在2019年成立的美國(guó)加州的Ways2H公司也在研發(fā)氫氣生產(chǎn)系統(tǒng)，使用的原料垃圾品種有很多，包括木屑、城市垃圾、污水、污泥、醫(yī)療垃圾、飛機(jī)運(yùn)營(yíng)和乘客產(chǎn)生的垃圾，這些都能變成氫氣，1噸的垃圾可生產(chǎn)出40～50公斤的氫氣。并且該公司還和Element 2合作，計(jì)劃在英國(guó)建立40座垃圾制氫站。

今年2月，一家美國(guó)的氫氣生產(chǎn)和儲(chǔ)存解決方案公司H2 Industries Inc.宣布已獲得開發(fā)1GW液態(tài)有機(jī)氫載體(LOHC)氫樞紐的初步批準(zhǔn)，這將是目前全球最大的垃圾制氫項(xiàng)目。該項(xiàng)目利用專有技術(shù)制造綠色氫氣，利用有機(jī)廢物作為能源生產(chǎn)的原料，同時(shí)捕獲二氧化碳(CO2)并將其商業(yè)化，實(shí)現(xiàn)碳中和。建成后，該氫氣工廠每年將處理400萬噸有機(jī)廢棄物和不可回收塑料，以目前綠色氫生產(chǎn)的一半的成本每年產(chǎn)出30萬噸綠色氫氣。

另外，法國(guó)巴黎也已經(jīng)規(guī)劃了一座垃圾制氫工廠，計(jì)劃氫氣產(chǎn)能為500千克/天，預(yù)計(jì)到今年年底正式投產(chǎn)。

中國(guó)也在這“小眾”的制氫領(lǐng)域中當(dāng)起了“先鋒”，據(jù)悉，2021年9月，東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司與重慶市潼南區(qū)人民政府簽訂了垃圾發(fā)電耦合制氫及氫能示范項(xiàng)目合作意向書，將環(huán)保和氫能結(jié)合到一起，建成后有望成為中國(guó)首個(gè)商業(yè)化垃圾制氫示范項(xiàng)目。

2022年4月2日消息，今年年內(nèi)，城康氫碳新材料科技有限公司將在湖北省襄陽市建成全球首個(gè)“垃圾制氫+碳資源化”綠氫綠炭工廠。該項(xiàng)目是全球首個(gè)采用“城市垃圾資源化制沼氣－沼氣資源化制氫固碳－加氫站”工藝建設(shè)的綠氫綠炭工廠示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目成功將污泥與餐廚合并處置、制沼氣、沼氣制氫，制氫過程同步固碳生產(chǎn)炭黑、石墨、石墨烯，最終實(shí)現(xiàn)綠氫服務(wù)于氫燃料電池車等三個(gè)產(chǎn)業(yè)（垃圾固廢無害化、碳資源化、制氫加氫一體化）和十幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)連通，形成可復(fù)制的基于城市垃圾的綠氫制、加、用一體化聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供的全產(chǎn)業(yè)鏈模式，助力氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

該項(xiàng)目總投資近12億元，分兩期完成。第一期投資總額超過6億元，建成投運(yùn)后每年可以為當(dāng)?shù)責(zé)o害化處置城市固廢30萬噸, 減少碳排放35萬噸，同時(shí)還擁有了年產(chǎn)550噸高純度綠氫、1650噸炭黑的產(chǎn)能，可為襄陽市的氫能燃料車提供充足的綠氫能源。

隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，綠氫漸漸成為各國(guó)能源轉(zhuǎn)型重要組成部分，低碳清潔氫必將迎來大規(guī)模應(yīng)用需求，基于此，垃圾制氫的應(yīng)用場(chǎng)景也將日漸清晰，迎來更好的發(fā)展前景。