Hydronext：透氢膜分离法——从混合气体中一步提取高纯度氢气

点击上方蓝色字体，关注我们

本文1355字，阅读约需3分钟

摘   要：Hydronext公司确立了一种氢纯化方法，仅通过一道工序就能够从含有大量杂质的混合气体中提取纯度无限接近100％的氢气，可以减少初期投资和运行成本。

关键字：氢纯化、透氢膜分离法、小型氢纯化装置、金属材料、高纯度氢气

Hydronext是日本大分市一家氢纯化设备的研发型初创企业，其确立了一种氢纯化方法，仅通过一道工序就能够从含有大量杂质的混合气体中提取纯度无限接近100％的氢气。该方法使用金属等材质的膜，并采用“透氢膜分离法”实现，这在日本极为少见。

基于此项技术，该公司计划在未来两年内实现小型氢纯化装置的实用化，该装置可以为小型应急电源的发电提供氢气。

当前，“PSA法”是从混合气体中提取氢的主流方法。利用吸附剂去除诸如二氧化碳（CO₂）之类的杂质，然而此方法除了针对杂质需要不同的催化剂外，还必须重复多次纯化过程以提高氢气的纯度。此外，使用的大型设备需要大量维护工作。

Hydronext采用了金属材料工程专家——大分工业高等专门学校的松本佳久教授所开发的技术，一台设备可以处理各种杂质，而且设备规模小于“PSA法”中使用的设备规模。因此，可以减少初期投资和运行成本。

作为金属膜的材料，该方法选用的是金属“钒”，其属于稀有金属的一种，被用于提高钢材的强度。当对含氢的混合气体施加压力时，只有氢原子或氢离子（质子）可穿过金属膜。在最近的实验中，成功从大分市石化综合企业相关公司提供的低氢含量混合气体中提取出纯度为99.9955％的纯氢，符合燃料电池汽车（FCV）使用的氢燃料的国际标准（99.97％或更高）。

Hydronext董事森迫和宣在实验室进行设备开发中

（图片均来自网络）

Hydronext的1号商品目标是开发和销售在发生灾害时使用的应急电源设备。该设备可使用市售的卡式炉煤气瓶，从中取出氢气并通过燃料电池发电，可以为智能手机充电。今后将逐步确定详细规格和价格。

对于金属膜的材料，另一种在研究的方向是使用稀有金属“钯”，其被用作汽车尾气催化剂以及牙科治疗材料等。金属表面处理加工的山王株式会社与东京工业大学以及产业技术综合研究所合作进行研发，于2020年4月获得了电镀透氢膜及其制造方法相关的专利。使用该技术可以减少“钯”的使用量以降低成本，提供更便宜的氢纯化装置。

Hydronext总经理永井正章认为：“如果使用钒透氢膜，则原材料的单价可降低至钯的1/1000。”松本教授解释称：“（使用钒材料）无需将膜加工得非常薄就可以提取高纯度氢。”

氢能市场扩大，前景良好

氢作为一种清洁能源，有助于应对全球变暖，因而备受期待。根据研究公司富士经济的预测，2030年日本氢燃料市场将达到4085亿日元（约合人民币265亿元），是2018年的56倍；而2030年全球燃料电池市场规模也将达到44,724亿日元（约合人民币2900亿元），是18年的22.6倍。

在大分市的沿海地区，由昭和电工等企业等形成了石油化工综合体。根据推算，包括日本制铁和ENEOS炼油厂在内，工业区的副产物制氢量约占日本制氢总量的10％。

Hydronext总经理永井正章（中），横山朋树董事（右），董事兼大分工业高等专门学校教授松本佳久（左）

由于当地集中了这些企业，大分县大分市十分关注对副产物氢的有效利用。Hydronext正是在大分县的资助下确立了氢气纯化的方法。总经理永井正章表示：“希望透氢膜分离方法能为将来当地能源的自产自销贡献一份力量。”

Hydronext由包括经营汽车维修公司的长井先生在内的大分县的中小型企业主于2015年成立，目的就是为了使松本佳久教授的研究成果实用化。该公司2019年11月的销售额为300万日元（约合人民币19万元）。

松本教授活用日本制定的交叉任职制度，在该公司担任董事，同时活跃在大学和企业之间。大分银行旗下的大分风险投资公司也于今年春季向该公司出资。

---

翻译：金滢洁

审校：李涵、贾陆叶

统稿：李淑珊

点击这里阅读原文