氢燃料电池取得新突破，未来爆发空间可能远超想象

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12月21日消息，据中科院透露，中国科学院上海高等研究院工程科学团队在3D打印技术制备车载甲醇重整制氢催化剂研究中取得进展，3D打印制备车载甲醇重整制氢催化剂，有望应用于车载燃料电池领域。

报道称，该研究有助于推动甲醇重整制氢技术在车载燃料电池等领域的发展，并为新型整体式催化剂的开发提供了新思路。

众所周知，氢有先天的“四个最”无法依靠研发技术改变。即氢是体积能量密度最低的物质、最小的分子、最容易泄漏、有最宽的爆炸范围。

这些原因导致氢气压缩困难、储存条件苛刻、运输成本高，高昂的储氢运氢成本及基础设施建设成本限制了燃料电池发展。

据了解，常规的煤制氢、天然气制氢等大规模制氢方式，在用氢上其实存在着巨大的隐性成本。仅运费一项开销，每公斤氢气从制备完成到最终送达消费者，其中的运输成本就在25元以上。

与之相比，甲醇制氢属于微型制氢装置，省去了氢气的储存和运输环节，直接利用重整制氢燃料电池把甲醇转化成氢气，实现了氢气的即产即用。 甲醇重整氢燃料电池利用甲醇水溶液作为燃料，通过重整器将甲醇水溶液转化为氢气混合气，在高温质子交换膜燃料电池电堆中反应对外输出电能。未完全反应上的气体在氧化室中反应，为前端甲醇重整反应提供热量。
简单说就是，一边把液体甲醇加进去，另一边就可以直接转换成氢能，然后发电驱动汽车。 该技术氢气即产即用、燃料能量转化效率高，且无有害气体排放。

同时，与高压储氢相比，甲醇是非常好的液体储氢、运氢载体。

首先，甲醇来源广泛可靠。既可以利用煤炭、天然气等制甲醇，也可以利用“弃风”“弃光”等电解水制氢，氢再与二氧化碳反应制取甲醇。长期来看，利用可再生能源发电制取绿氢，再和二氧化碳结合生成方便储运的绿色甲醇，也是一条通向零碳排放的重要路径。

其次，常温常压下甲醇为液体燃料。液体燃料最大的优势就是陆上可以管路输送，海上可以跨海输送，并可以长期保存，实现安全高效经济便捷储运。

再次，甲醇是高密度储氢材料。每吨甲醇与水重整可制出超过180公斤氢气，较之高压或低温液态储氢方式具有更高的储氢能量密度。

绿色甲醇作为能源转化中枢，把燃料电池的高效性和液体燃料的好处结合起来，同时能够在碳足迹全流程上解决能源的清洁性问题，并起到拓展氢能应用产业链、降低碳排放、实现碳利用等一举多得的效果。

最为重要的一点是，甲醇制氢路线可以很好地将已有的加油站等基础设施利用起来。甲醇补给配套体系可以充分利用现有的加油站系统，将传统加油机的加注枪更换为甲醇加注枪即可，而且甲醇燃料加注时间短。相比之下，加氢站造价极高，成本超过甲醇补给站的100倍。

同时，甲醇生产技术成熟，当前我国已是全球最大甲醇生产国。2020年,国内甲醇产能超过9000万吨，年内甲醇产量大约在6300万吨。国内甲醇企业年平均开工率约在70%，2021年我国甲醇新增产能约有1100万吨。

据了解，此次工程科学团队通过3D打印技术，开发出的这种新型兼具高机械强度和高催化活性的3D打印催化剂制备方法。该催化剂单位质量氢气的时空产率超过目前大部分同类型催化剂。同时，催化剂机械强度高，是目前传统颗粒催化剂的4倍，可适应车载加速颠簸等情况。

在氢能发展的过程中，交通领域尤其是汽车领域的商业化一直是“先锋”。重型车作为“首发阵容”，目前已经进入大规模商业示范阶段。

2019年，工信部发布的《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》指出，要鼓励和支持企业研发甲醇燃料电池汽车产品，加快甲醇汽车科研成果转化及产业化应用。

因此，甲醇重整制氢技术也被越来越多的企业应用到车端，相应的甲醇重整氢燃料电池系统也逐渐被市场认可。

大潮奔涌，当下我国氢能产业发展窗口期已形成，甲醇在线制氢系统在规模化方面有明显优势，可避开燃料电池汽车的商业化在储运等方面的瓶颈，受市场追捧也在情理之中，相关产业链公司值得研究。