劉科院士：甲醇是目前最好的制氫材料！

來(lái)源：制氫機(jī).發(fā)電機(jī)

會(huì)上，澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長(zhǎng)劉科帶來(lái)了精彩致辭，以下為嘉賓發(fā)言實(shí)錄：

      澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長(zhǎng)劉科

      尊敬的沈院士，各位領(lǐng)導(dǎo)，很高興有這個(gè)機(jī)會(huì)受好朋友的邀請(qǐng)來(lái)這里跟大家分享氫能與甲醇經(jīng)濟(jì)。其實(shí)我可能算氫能領(lǐng)域里邊的一個(gè)老兵了，20年前我在美國(guó)連著三年做過(guò)全美的氫能和燃料電池峰會(huì)的主持，我回國(guó)前在美國(guó)寫(xiě)了一本書(shū)，可能是現(xiàn)在全世界制氫方面最新的一本書(shū)吧。我自己一直是做清潔能源的。

      我今天分享的內(nèi)容是把氫能和甲醇結(jié)合起來(lái)。中國(guó)目前面臨的一個(gè)很大問(wèn)題，我們的石油不夠，我們現(xiàn)在整個(gè)中國(guó)的石油總儲(chǔ)量是6.79億噸，前20年還勉勉強(qiáng)強(qiáng)能產(chǎn)2億噸，到2017年降到1.9億噸，兩億噸都沒(méi)法維持，能源問(wèn)題怎么解決？前20年大量的企業(yè)投資電動(dòng)車，我們希望用電動(dòng)車來(lái)取代燃油車，但是我今天給大家講講，電動(dòng)車的歷史。今天氫能主要解決交通領(lǐng)域的問(wèn)題，從電動(dòng)車發(fā)展過(guò)程中吸取一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，也可以知道今后發(fā)展氫能要抓住哪些核心，因?yàn)榇蠹椰F(xiàn)在都在說(shuō)燃油車、電動(dòng)車、氫能車。

1. 發(fā)展新能源主要是解決石油危機(jī)與環(huán)境污染問(wèn)題

      現(xiàn)在電動(dòng)車遇到一點(diǎn)問(wèn)題，其實(shí)電動(dòng)車一是解決中國(guó)的石油、能源不夠問(wèn)題，二個(gè)是緩解霧霾的問(wèn)題。其實(shí)，電動(dòng)車一點(diǎn)都不新，一百年前紐約大街上跑的電動(dòng)車遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于燃油車。

中國(guó)除了石油不夠之外，前些年我們還遇到了霧霾的問(wèn)題，所以我在2015年寫(xiě)了一篇科普性的文章，現(xiàn)在發(fā)展新能源就是解決兩個(gè)問(wèn)題，氫能也是解決兩個(gè)問(wèn)題：

      第一，解決石油不夠的問(wèn)題；

      第二，解決環(huán)境污染的問(wèn)題。

2. 電動(dòng)汽車短期無(wú)法取代燃油車，除非技術(shù)有革命性突破

      我先跟大家講電動(dòng)車為什么沒(méi)有戰(zhàn)勝燃油車的幾個(gè)原因？

      第一個(gè)原因，搞能源的大家都知道叫能量密度，汽車上講的是體積能量密度，不是重量能量密度。氫能它的重量能量密度是所有里邊最高的，但是它的體積能量密度是最低的。而對(duì)于汽車輪船來(lái)講，更重要的是體積能量密度，油箱都是1立方米，什么樣的能源能跑最遠(yuǎn)。而汽油是多少呢？8600，柴油是9600，甲醇是4300，這是為什么人類到三十年代沒(méi)有選電池的原因之一。

      第二個(gè)原因，今后氫能大有前景，但是我不認(rèn)為氣體是人類的能源載體，將來(lái)可能是各種各樣的液體。為什么液體是人類最好的能源載體呢？是因?yàn)橐后w在路上可以管路輸送，海上可以跨海輸送。今天的高壓氣體放置7天都放不了，你停到飛機(jī)場(chǎng)要出差七天回來(lái)以后，你氫氣跑的差不多了。所以這個(gè)是很重要的一個(gè)因素。

      液體能源，第一是能量密度高；第二是路上可以管路輸送；第三是海上可以非常便宜的跨海輸送。我記得在美國(guó)的時(shí)候，我算了一個(gè)數(shù)字，如果要拉一船汽油，從休斯敦的煉油廠拉到上海港，假如加油費(fèi)用6塊錢一升，運(yùn)費(fèi)成本大概6分錢。你可能不相信，液體能源最大的好處是裝船的時(shí)候管子一接，不要人工，到了上海港大泵一加，路上耗的就是油費(fèi)。液體燃料跨海輸送這種超級(jí)的便宜，就導(dǎo)致了這個(gè)世界上產(chǎn)石油的地方只有這幾個(gè)地方，但是任何一個(gè)角落都會(huì)開(kāi)車的最根本的原因。

      第三個(gè)原因，人類已經(jīng)花幾億美金建成了大量的基礎(chǔ)設(shè)施，這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施人類不會(huì)輕易的放棄，就是電動(dòng)車沒(méi)有勝出燃油車的原因之一。

那么為什么人類第一條流水線是福特的流水線呢？

      是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)生產(chǎn)一臺(tái)很貴，但是你知道它怎么設(shè)計(jì)之后，到今天一臺(tái)的成本是2300美金。當(dāng)中國(guó)的電動(dòng)車從2016年的51.7萬(wàn)輛增加到2017年底的79.4萬(wàn)輛，這個(gè)小小的28萬(wàn)輛的增量，記住全中國(guó)的汽車產(chǎn)能是2900萬(wàn)輛，這個(gè)1%產(chǎn)能的時(shí)候，什么發(fā)生了？全世界的鈷價(jià)格翻了四倍，鋰價(jià)格翻了一倍，這是全世界，不是中國(guó)的。什么意思？當(dāng)電動(dòng)車?yán)^續(xù)產(chǎn)量增加的時(shí)候，這個(gè)價(jià)格就會(huì)升高，這也是為什么到了2018年第一個(gè)季度，比亞迪的利潤(rùn)狂跌83%的主要原因，因?yàn)樗痪邆淞慨a(chǎn)越大越便宜的條件。但是氫能有這個(gè)特點(diǎn)，量上去可以價(jià)格降下來(lái)，這是兩個(gè)不同的一點(diǎn)。

      我先講電動(dòng)車，后面再講氫能。

      最后一個(gè)，現(xiàn)在我們經(jīng)常說(shuō)能源，說(shuō)電動(dòng)車是清潔能源，要謹(jǐn)慎，因?yàn)榻裉熘袊?guó)的電67%是靠煤發(fā)的。到了2050年全中國(guó)的發(fā)電量基本一半以上還是靠煤發(fā)，所以表面上是電動(dòng)車，實(shí)際上是煤炭車。你煤炭車干凈還是天然氣開(kāi)車干凈，這個(gè)你不用算都可以出來(lái)。

      還有一個(gè)問(wèn)題，電動(dòng)車現(xiàn)在電池很少有靠回收鋰等賺錢的公司，這是什么概念呢？北上廣深現(xiàn)在為了鼓勵(lì)大家買電動(dòng)車，買電動(dòng)車不需要搖號(hào)。今天中國(guó)電動(dòng)車大概壽命7年左右，用夠7年了，給農(nóng)民賣過(guò)去，行，這幾百萬(wàn)輛電動(dòng)車開(kāi)掉，比亞迪的電池重量大概500-800公斤，將來(lái)到村頭、田頭里面，回收不回收？個(gè)人沒(méi)法回收，賣車的時(shí)候就已經(jīng)補(bǔ)貼了，回收要不要補(bǔ)貼？如果不補(bǔ)貼，當(dāng)幾百萬(wàn)輛分布在中國(guó)的大地，將來(lái)污染土地、污染水，那是環(huán)境的災(zāi)難，所以將來(lái)電動(dòng)車一定要做電池回收，即使國(guó)家虧錢也要做，但是這樣不斷的補(bǔ)貼下去，什么時(shí)候是個(gè)完？

      所以我認(rèn)為，在局部像電動(dòng)車、公共汽車這些方面有前景，但是想要大規(guī)模發(fā)展，在現(xiàn)在的情況下，除非技術(shù)有革命性的突破，不然想要它完全取代燃油車，短期之內(nèi)可能性不大。

      因?yàn)殡妱?dòng)車的這些問(wèn)題，大概一年多以前，兩年前的樣子，李克強(qiáng)去日本考察氫能了，國(guó)內(nèi)輿論突然轉(zhuǎn)向，氫能熱起來(lái)了。那么氫能和電動(dòng)車相比有它的優(yōu)勢(shì)：第一它的發(fā)電效率高；第二如果量產(chǎn)，這是它和電動(dòng)車最根本的區(qū)別，量產(chǎn)以后，燃料電池的成本可以降下來(lái)，因?yàn)樗m然也用貴金屬，但是量產(chǎn)以后回收非常容易，所以這個(gè)是它的最大的優(yōu)點(diǎn)。

3. 甲醇是目前最好的制氫材料

      但是現(xiàn)在約束氫能發(fā)展的原因在哪？其實(shí)這個(gè)我為什么講呢？20年前，我連著三年做美國(guó)氫能燃料峰會(huì)的主持人，其實(shí)氫能的熱不是今天熱起來(lái)。2000年的時(shí)候小布什總統(tǒng)在國(guó)情咨詢會(huì)上，面對(duì)全世界的媒體，講到今天晚上宣布政府撥款12億美金，每個(gè)公司可能花幾十億美金，下來(lái)上千億美金砸進(jìn)去，15年以后開(kāi)展的汽車就是氫能源汽車。為什么氫能源汽車，2000年的時(shí)候總統(tǒng)都在推？其實(shí)當(dāng)初我在做國(guó)際氫能協(xié)會(huì)理事的時(shí)候，在北京開(kāi)過(guò)一次會(huì)，胡錦濤總書(shū)記和德國(guó)總理都參加了，沒(méi)有一個(gè)會(huì)議兩國(guó)家元首都參加的，其實(shí)那一段時(shí)間氫能就熱過(guò)一段時(shí)間，當(dāng)時(shí)他們邀請(qǐng)我來(lái)北京參加，我有特殊情況沒(méi)參加。

      它發(fā)展不起來(lái)，我再說(shuō)一點(diǎn)，它當(dāng)時(shí)為什么發(fā)展不起來(lái)，原因在哪呢？

      很重要的第一點(diǎn)，氫能是體積能量密度最小的分子 ，而且它是最易泄露，領(lǐng)域最寬的爆炸范圍，什么概念？我們?cè)诿绹?guó)這些實(shí)驗(yàn)都做過(guò)了，一個(gè)汽車，我們故意汽車露天停在那，超強(qiáng)步槍一槍打過(guò)來(lái)，露天沒(méi)問(wèn)題，一條火龍沖上天，駕駛室是安全的。但是在密閉空間里面，如果一旦它泄露，它的爆炸范圍是很大的，小于4%是安全的，寬泛的范圍一遇火星就爆炸。所以這個(gè)中間大家要謹(jǐn)慎，就是說(shuō)氣體是不好用的。那么氫氣制造成本很低，但是儲(chǔ)用成本很高，所以第一它儲(chǔ)用成本高。

      第二，就是氫氣在出租車、公共汽車應(yīng)用，永遠(yuǎn)在地面上開(kāi)的車沒(méi)有問(wèn)題，但是當(dāng)北上廣深停在地下停車場(chǎng)的時(shí)候，如果有一輛車炸掉，整個(gè)樓都要炸掉。現(xiàn)在在我國(guó)氫氣要過(guò)隧道的時(shí)候，大量的氣體氫是有一定的規(guī)定的，全世界都有安全規(guī)程的。

      第三，因?yàn)橛羞@個(gè)安全規(guī)程，它相對(duì)來(lái)講加氫站的占地面積就比較大，在地價(jià)很貴的地方，北上廣深這些地方，將來(lái)這塊也是一個(gè)很大的成本。

     怎么辦呢？不是沒(méi)有辦法，將來(lái)燃油車、氫能還有它的前景，前景還是光明的。但是我覺(jué)得完全用高壓罐氫這條路有一定的市場(chǎng)空間，就是不進(jìn)封閉空間，不進(jìn)地下室的車可以，其他的車怎么辦呢？這就是一條路，回到我們甲醇經(jīng)濟(jì)了。

      其實(shí)今后人類在利用氫能的時(shí)候，你不需要在車上裝著高壓罐，你車上就裝一罐甲醇就行了。

      甲醇可以從天然氣制，可以從煤炭制，他們大連化物所70周年慶典請(qǐng)我去做主題演講，他做的用太陽(yáng)能把二氧化碳和水轉(zhuǎn)成甲醇，甲醇不管怎么用，都變成綠色能源了，這一塊就是把它轉(zhuǎn)成甲醇以后，將來(lái)人類也可能研發(fā)其他的液體，但是今天為止甲醇可能是最好的，為什么？一升甲醇和水反應(yīng)，可以放出143克的氫。

      冷凝是非常耗能的一個(gè)過(guò)程，而且你不可能溫度老維持那么低。但是即使那樣做，也只有72克。所以我裝一升甲醇在車上，相當(dāng)于裝兩升的液氫，在車上就需要在線轉(zhuǎn)化裝置。我們認(rèn)為這是未來(lái)的一條線路，因?yàn)?0年前我在美國(guó)的時(shí)候，全世界第一輛汽車在線制氫的燃料電池汽車，是我在尼桑和殼牌花了幾百億美金已經(jīng)制成了，為什么沒(méi)有發(fā)生？甲醇太貴。

      甲醇的成本70%是天然氣的成本，有200年用不完的天然氣，就有200年用不完的甲醇。而中國(guó)的甲醇是煤來(lái)制，所以甲醇是一個(gè)取之不盡，它是個(gè)能源的載體，就像氫氣一樣，它只是一個(gè)載體。這個(gè)世界沒(méi)有氫礦的，它必須耗其他能源來(lái)制，甲醇只要有別的能源都可以制，天然氣、煤炭、石油、電能都可以制。

      有了這個(gè)，其實(shí)汽車制氫這個(gè)都能做成的話，甲醇在線制氫比汽油制氫都要簡(jiǎn)單很多。這樣做了以后，實(shí)際上甲醇和水重整，產(chǎn)生的氫氣直接通過(guò)電堆發(fā)電，電就可以驅(qū)動(dòng)汽車。哪用電的時(shí)候哪去制氫，同時(shí)發(fā)電，這是氫能的未來(lái)。

      當(dāng)然以后發(fā)現(xiàn)更好的液體儲(chǔ)氫材料，今天我認(rèn)為最好的載體是甲醇。明天發(fā)現(xiàn)更好的當(dāng)然最好，但是它應(yīng)該是液體，不應(yīng)該是氣體，因?yàn)橐后w的優(yōu)勢(shì)我剛才已經(jīng)講過(guò)了。

      這是一條路，為什么？因?yàn)樗可膬?chǔ)氫量現(xiàn)在是最好的，另外能源的載體只有把它轉(zhuǎn)成液體以后，今天所有的人類幾萬(wàn)億的基礎(chǔ)設(shè)施的汽油站、加油站，涂一層涂料就可以用了，不需要花那么高的代價(jià)再去重新投資幾萬(wàn)億建氫站或者充電樁了，所以氫能大有前途，但是技術(shù)路線要走對(duì)。

      因?yàn)檫@個(gè)因素，去年全國(guó)各地搞了38個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)園，當(dāng)時(shí)科技報(bào)的劉亞?wèn)|給我打電話，我想帶一些專家到你那考察一下，到深圳以后我們做了很多交流。我原先以為他們只是寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的報(bào)告，沒(méi)想到到了7月3號(hào)，他突然把我們這個(gè)采訪放到我們科技日?qǐng)?bào)的頭版頭條。我當(dāng)時(shí)的觀點(diǎn)，氫燃料電池大有前景，但是技術(shù)路線要選對(duì)，當(dāng)然加氫站也有它的市場(chǎng)，對(duì)于出租車、對(duì)于公共汽車，不需要進(jìn)地下車庫(kù)，不需要經(jīng)常穿隧道的車可以，但是對(duì)于那些要停在地下車庫(kù)，或者要停在機(jī)場(chǎng)一個(gè)禮拜才回來(lái)，這種車高壓氫不是選項(xiàng)。它有它的市場(chǎng)，但是千萬(wàn)不要說(shuō)未來(lái)的汽車全部是那樣，我不相信。

      這個(gè)甲醇是把燃料電池的高效性和液體燃料的好處，兩個(gè)結(jié)合起來(lái)，這是未來(lái)氫能的一個(gè)方向。

      這一塊原來(lái)也是我的好朋友，喬治·歐拉，他在90年代，本來(lái)我回國(guó)要請(qǐng)他來(lái)，但是當(dāng)時(shí)年齡太大。我們交流很多，他其實(shí)在90年代就出了一本甲醇經(jīng)濟(jì)的書(shū)，但是當(dāng)時(shí)美國(guó)為什么沒(méi)有興起呢？是因?yàn)橐喝細(xì)饨?jīng)濟(jì)沒(méi)有發(fā)起之前，我們當(dāng)時(shí)在GE，GE是賣燃?xì)廨啓C(jī)的，結(jié)果天然氣賣不動(dòng)了，但是后來(lái)什么發(fā)生了？

      能源界很多事情非常有趣，到了2010年后，2008、2009年液燃?xì)飧锩l(fā)生了，天然氣從17美金狂降到1塊5，我剛剛講了甲醇的成本70%是天然氣的成本，等天然氣下降的時(shí)候甲醇的成本就低了。一旦把天然氣轉(zhuǎn)成甲醇，液體能源的所有優(yōu)勢(shì)都有了，一個(gè)道理，很便宜，這是我為什么到今天跟大家講甲醇經(jīng)濟(jì)，比當(dāng)時(shí)90年代講就更切合，因?yàn)樗兴幕A(chǔ)，而中國(guó)也有大量的煤炭，煤制甲醇是非常成熟的技術(shù)。

      因?yàn)橹袊?guó)的天然氣很貴，我們不可能依賴天然氣制甲醇，我們就利用大家的煤資源，當(dāng)然電可以制甲醇，但是我跟你這么講，氫氣絕對(duì)不新，每一顆化肥都是氫制的，今天沒(méi)有一個(gè)煉油廠換電解水，因?yàn)樘烊粴夂兔褐聘阋?，因?yàn)槿绻隳苤瞥龈阋说?，這些煉油廠、化肥廠早就換電解水了。經(jīng)濟(jì)是決定一切的，到今天你要靠它，電價(jià)是零，經(jīng)濟(jì)上還是不合適的，當(dāng)然人類不能允許你用這些化石能源了，那是另外一個(gè)機(jī)會(huì)。

      怎么辦呢？中國(guó)煤制甲醇的痛點(diǎn)是什么呢？只有好煤才能制甲醇，而中國(guó)大部分是劣質(zhì)煤，只有用800一噸的煤來(lái)制。所以我們做的一個(gè)技術(shù)，就是把煤里邊的礦物質(zhì)，在燃燒前給它分開(kāi)，這個(gè)液體燃料直接就制甲醇了，甲醇的成本能夠下降。但是同時(shí)一個(gè)歪打正著的產(chǎn)品出現(xiàn)了，我們煤里面分出來(lái)的礦物質(zhì)其實(shí)能制好全世界最好的有機(jī)肥，做土壤改良。這樣就可以用劣質(zhì)煤來(lái)制甲醇，這就可以使得甲醇的成本用優(yōu)質(zhì)煤你制出來(lái)大概是1600-2000塊一噸，但是用劣質(zhì)煤可能能降到一千塊左右，就比汽油柴油便宜多了，用它制氫，經(jīng)濟(jì)上是完全可行的。

4. 甲醇是天然氣、煤炭和氫的能源運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)載體

      最后甲醇是天然氣、煤炭和氫的能源運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)載體，它也是運(yùn)輸天然氣的載體，氣體在海上不好運(yùn)，把它轉(zhuǎn)成甲醇，船就好拉了。另外甲醇與氫氣相比，能量密度高，儲(chǔ)運(yùn)安全。而且中國(guó)可以利用液燃?xì)鈳?lái)的紅利，利用我們充足的煤資源，將來(lái)如果未來(lái)用可再生能源制甲醇成本可以降下來(lái)，那真的就是綠色甲醇了。所以這一塊，就是說(shuō)甲醇經(jīng)濟(jì)和氫能的結(jié)合，我認(rèn)為是有可能改變解決中國(guó)石油不夠和霧霾問(wèn)題一個(gè)最主要的路線。

      目前我們其實(shí)做整個(gè)的產(chǎn)業(yè)鏈，第一我是怎么把煤制甲醇的成本降下來(lái)；第二最近我們給中國(guó)鐵塔做了很多的供氫供電裝置，為什么？5G的鐵塔現(xiàn)在不能建的更多了，鐵塔現(xiàn)在整個(gè)的國(guó)網(wǎng)和南網(wǎng)，每天就幾度電，我給你拉半天，我賺不了多少錢，沒(méi)有動(dòng)力，所以鐵塔公司你先給交兩百萬(wàn)，我過(guò)一年兩年有時(shí)間的時(shí)候再給你安，但是我花15萬(wàn)建一臺(tái)發(fā)電機(jī)，我定期給你送甲醇，因?yàn)榧状季拖衩┡_(tái)酒一樣，每一兩個(gè)月加一桶，這樣可以給你源源不斷的供電。這個(gè)項(xiàng)目我們現(xiàn)在在擴(kuò)展，因?yàn)楝F(xiàn)在5G多少萬(wàn)個(gè)這種基站，每一個(gè)基站下面，因?yàn)楝F(xiàn)在你拉的電，它還要放一個(gè)備用電源。

      我個(gè)人覺(jué)得今后甲醇和氫能的這種結(jié)合，很有前景。這一塊希望將來(lái)我們跟張家港也能夠合作，然后把這個(gè)真正的氫能放在這兒，因?yàn)槲矣X(jué)得氫能、燃料電池最大的好處就是效率是內(nèi)燃機(jī)的兩到三倍。

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