面對化石能源枯竭的嚴峻挑戰,新能源的開發正成為當今世界科技領域的一個熱門話題。其中,氫能源被認為最有希望成為替代化石能源的主角。基于我國作為世界第一大焦炭生產國和焦爐氣浪費嚴重的事實,有專家提出,用焦爐氣制氫有可能成為我國開發氫能源的新途徑。
氫屬于二次能源,只能由其它能源轉化得到。目前國內工業制氫的途徑主要有化石燃料制氫(包括煤制氫、天然氣重整制氫等)、工業副產氫(包括焦爐煤氣、氯堿副產氫等)、水電解制氫等,潛在的制氫方法有水電站的棄水(故意放掉不發電的水)、煤層氣、生物制氫、光催化制氫、生物質制氫等。
專家認為,在目前共存的多項氫氣生產技術中,焦爐氣生產氫氣有多項優點:焦爐氣由于原始含氫量就高達55%,可單憑變壓吸附法就將其高效分離出來,制氫成本低,只相當于電解水制氫成本的1/4~1/3;焦爐氣所含的大量碳氫化合物可應用重整技術轉化為氫氣;改變了焦爐氣作為燃料使用的效率低下和環境污染狀況。以山西焦炭產業為例,如果把焦爐氣中的氫分離出來,其價值將遠遠高于焦炭的價值。另外,我國焦爐氣浪費嚴重,每年約有400億立方米的焦爐氣被排放或“點天燈”,在污染環境的同時,造成稀缺資源的極大浪費。因此,用焦爐氣制氫不失為焦爐氣綜合利用的一個有效途徑。
據介紹,焦爐氣是煤焦化過程得到的可燃氣體,焦爐氣中氫的含量在50%以上,每煉1噸焦炭,約產生200立方米的焦爐氣。目前,焦爐氣生產氫能技術在國外和國內已有成功先例。日本新日鐵公司于2004年3月在其川崎分公司進行了世界上首例焦爐氣生產液態氫的論證性試驗,其目的是驗證日本經濟部、商業部及工業部氫能及燃料電池計劃的可行性,其產量為0.2噸/天高純度液態氫,可供應40~60輛燃料電池車。國內方面,目前在武鋼、本鋼、鞍鋼等已建有多套1000立方米/小時、純度為99.999%的焦爐煤氣變壓吸附制氫裝置,其中投產運行時間最長的一套已達8年。同濟大學等承擔的“863”電動汽車重大專項燃料電池轎車項目(整車)2006年1月通過科技部專家組驗收,采用的燃料氫氣全部由焦爐氣純化而成,自主研發的氫燃料電池轎車'超越3號'平均每輛樣車已經安全運行1.5萬公里。
據了解,由于世界焦炭生產主要集中在中國,因此焦爐氣制氫在國際上沒有得到足夠的重視,但最近利用焦爐氣制氫已引起歐盟相關人士的很大興趣。可以預見,在即將到來的清潔能源時代,焦爐氣有望成為未來主要的氫氣供應源。