福州大学以氨储氢破解应用瓶颈

近日，福建省科技厅网站公布了4个2023年度科技成果转化典型案例。其中，福州大学“氨—氢”绿色能源技术专利转化运用榜上有名。该技术由福州大学石油化工学院院长、化肥催化剂国家工程研究中心主任江莉龙研究员团队开发完成，形成了以氨为储氢介质的“氨—氢”储能与发电技术路线。

破解氢气储运难题。当下，以制氢、储氢、运氢、用氢为主的氢能产业链存在储运难、本质安全性弱等痛点，为此，国际社会高度关注一种高效、安全的氢能载体——氨。基于此，依托福州大学建设，由魏可镁院士创建、江莉龙领衔的化肥催化剂国家工程研究中心，率先在国际上开发了以氨为储氢介质的“氨—氢”储能与发电技术路线。

 “合成氨催化技术是我们中心的传统优势，现在我们利用新一代的高效合成氨催化剂，通过液氨把氢存储在气瓶里，再通过氨热催化分解转化成氢气，进而再发出电来。”江莉龙说，“氨通过分解生成氢氮混合气，氢氮气可不经分离，直接进入燃料电池发电，目前这个技术已处于初步商业化应用阶段。”

2022年2月，由福州大学紫金氢能开发的国内首座3千瓦级“氨—氢”燃料电池发电站交付中国铁塔龙岩分公司并实现稳定运行。

 “这套设备实现了氢的即产即用和安全高效发电，破解了氢气的储存运输难题，具有低噪声、长续航等综合优势。”福州大学紫金氢能总经理张卿介绍。

进入应用示范阶段。“氨—氢”能源是支撑可再生能源规模化利用和氢能产业发展的重要载体，也是能源转型升级的重要途径。

福州大学化肥催化剂国家工程研究中心教授、福州大学紫金氢能副总经理罗宇表示，团队经多年研究攻关，针对现有“氨—氢”能源转换能耗高、本质安全性弱的难题，以氨为储氢介质发展出“氨—氢”能源成套技术。

一方面是高性能低温氨分解制氢催化剂技术。团队设计开发出高活性、高稳定性的新型低温氨分解制氢催化剂，在常压480℃时实现99.5%以上的氨分解率，并建成年产百吨级催化剂生产线，实现3000小时稳定运行无衰减。新催化剂较现有商业催化剂可降低运行温度300℃以上，显著提高设备运行的安全性和经济性。

另一方面是高效自热低温氨制氢反应器技术。团队设计新构型自热式反应器调控氨分解气和自热燃料烟气的温压流分布，精准匹配氨分解过程中反应热负荷与供热流通量。新结构自热式氨分解反应器可节约50%以上的催化剂用量。在此基础上，他们发展出“安全低温氨现场制氢—提纯—加氢”一体站成套装备技术，制氢成本较高压储氢显著降低。

去年9月，全国首座氨现场制氢加氢一体示范站在福建长乐建成，标志着氨制氢加氢技术进入应用示范阶段。

商业化前景广阔。氨是关系国计民生的基础化工原料，作为储氢介质，优势明显。我国传统的合成氨通常以煤为原料，氢气与空气分离制备的氮气在催化剂作用下在高温高压条件下合成氨，危险系数大，且能耗高。打破这种局面得益于我国化肥催化剂技术的进步。

 “‘氨—氢’能源绿色循环路线是将可再生能源电力电解制氢技术结合低温低压的绿色合成氨技术，把大规模的风、光等可再生能源电力电解制氢后再高效合成氨，把这些绿色电力储存在氨里，氨再作为能源运输到全国各地使用。”江莉龙介绍。

今年1月，福州大学紫金氢能和厦门金龙共同研发出全国首辆“氨—氢”燃料电池客车，实现氢能在汽车上的即产即用，具有加注时间短、续航里程长、安全高效、节能环保等优点，为“氨—氢”能源在车用燃料电池领域的商业化推广提供了一条重要的技术路径。据了解，一辆氢燃料电池客车不到10分钟便可完成氢气充注，加满氢后能行驶近400千米。预计2025年该技术年产值超百亿元，预计到2030年可减排二氧化碳5600万吨/年。该项目还被列入福建省科技厅重大专题专项。（罗阿华 蔡国平）