最近，由江莉龙研究员带领的福州大学化肥催化剂国家工程研究中心研发团队（简称中心团队），首创了常压低温氨分解催化剂，并开发出“氨-氢”燃料电池系统。该技术解决了“氨-氢”能源转换过程中关键科学技术难题，是处于国际领先的一项颠覆性关键技术。
那么，上述技术将应用在哪些领域？“氨-氢”燃料电池有何优势？就此，记者采访了福州大学化肥催化剂国家工程研究中心副教授罗宇。
突破：利用氨来解决氢能产业瓶颈
氢能具有绿色、高效、无碳排放和应用范围广等优点，但氢的运输和存储是制约氢能产业发展的“痛点”。
罗宇介绍，氢的储运需要35兆帕以上的高压，高压储氢核心材料和关键设备依赖进口，导致终端氢气售价达60元/公斤以上，按照2050年将建成1万座加氢站的目标，需投入高达150万亿元至300万亿元的基建成本。此外，高压氢气易燃易爆，氢安全性弱的问题更加突显。如何根据我国能源结构的特点，研发成熟安全高效的储氢运氢技术，是氢能产业发展的“卡脖子”难题。
在氢能源高昂的终端成本下，“氨”走入人们视野。
“氨是一种无碳富氢载体，如果通过氨储氢，具有高能量密度、易于存储与运输、安全性高、产业基础成熟和终端无碳排放等独特优势。”罗宇告诉记者，氨由一个氮原子和三个氢原子组成，是天然的储氢介质。
此外，氨是现代工业和农业生产最重要的大宗化学品，我国年产能达到7200万吨，年产量5600万吨，位居世界第一。我国也是可再生能源、核能和副产氢大国，福州市周边化工园区每年产生大量副产氢，可集成可再生能源/核能制氢或化工园区的副产蓝氢，还可实现氨“发储用”全链条无碳化。
因此，围绕氨的合成、存储与利用，该中心团队认为，亟待整合已有的合成氨产业基础。
“我们考虑利用风电、光伏等可再生能源电力资源以及福州周边副产氢，将传统的合成氨工业、石化产业、氢能源及可再生能源产业相融合，贯通传统化工产业和新能源产业，发展出一条符合我国能源结构特点的‘可再生能源电力制氢—氨液态储氢—安全低成本运氨—无碳产氢用氢’的全链条零碳绿色能源循环特色经济路线。”罗宇表示，这将为氢能源产业开拓一条无碳化的能源生产及利用新模式，这样一来，不仅突破了氢能产业发展的安全性“卡脖子”技术瓶颈，还能大幅度降低终端用氢成本和加氢站建设成本。
5分钟加满液态氨能行驶上千公里
经过多年的研究攻关，该中心首创了常压低温氨分解催化剂，能将氨制氢的温度从850℃降至500℃以下，实现氨分解率达99.5%，并设计开发出低温氨制氢加氢站装置和新型“氨-氢”燃料电池发电动力系统，攻克了“氨-氢”能源循环的关键技术瓶颈，有望发展一条契合我国能源结构特点的“清洁高效合成氨—安全低成本储运氨—无碳产氢用氢”的全链条特色氢能经济路线，为国家双碳目标的实现提供一条崭新的解决方案。
罗宇介绍，该技术适用于包括车用动力、船用动力、偏远地区供电、基站供电、备用电源、分布式电站等多个应用场景。
那么，“氨-氢”燃料电池有何优势？
罗宇与中心团队成员评估了多种车用动力的技术经济性指标后发现，“氨-氢”燃料电池拥有存储压力小、发生火灾危险性低、加氨时间少等天然的优势。
罗宇举了个例子，他以乘用车为例，如果汽车是一台安装有“氨-氢”燃料电池的电动车，那么燃料成本仅约20元/百公里。这种成本与纯电动车相当，较相近车型的燃油车可节约至少一半的燃料成本。
“基于当前的Mirai（一种氢燃料电池汽车品牌）燃料电池车的技术水平估计，‘氨-氢’燃料电池车有望达到超1000公里的续航里程，比现有纯电动车续航里程高出200%以上，甚至高于当前燃油车的续航水平。”罗宇表示，未来我们将可在加氨站5分钟内加满液态氨，就能开上1000多公里，而且每百公里加氨花的费用与充电站电费相当。
目前，该中心已在对接相应车用、船用公司，正在加快推进“氨-氢”燃料电池进入交通运输市场，这意味着“氨-氢”燃料电池很快会走进大众的生活中。
启动建设国内首个“氨-氢”创新平台
这项颠覆性关键技术的突破，迎来国内首个“氨-氢”绿色能源重大产业创新平台的启动建设。
近期，由福州大学、紫金矿业集团和北京三聚环保共同投资2.67亿元成立的合资公司福大紫金氢能科技股份有限公司（“福大紫金”）落户福州闽侯。该公司凭借福州大学在合成氨及“氨-氢”转化催化技术领先优势，自觉地推进绿色发展、循环发展、低碳发展，坚持产学研用融合，致力于打造国家级“氨-氢”能源产业创新团队，发展集绿氨产业、氢能产业及可再生能源产业于一体的“零碳循环”的万亿级产业链。
2月13日，福大紫金开发的3千瓦级氨-氢燃料电池发电站交付中国铁塔龙岩分公司，为龙岩市曹溪镇一座经常性离网基站提供持续不间断的电力保障。
据介绍，该中心团队已获得国家重点研发计划“十四五”首批“氢能专项”支持（可再生能源电解制氢—低温低压合成氨关键技术及应用，5000万元），国家自然科学基金重大项目、福建省重大专项专题等资助。
（文字 梁凯鸿）
福建省科学技术厅：http://kjt.fujian.gov.cn/xxgk/gzdt/mtjj/202204/t20220402_5874184.htm
