生物质制氢，又现一条新赛道？
☞2023高工光伏新型储能大会将于8月2-3日盛大举办！
☞2023高工氢电燃料电池汽车峰会将于9月在上海盛大举办！
☞报名参会&商务合作：钟先生 13642747191（微信同号）
国内外生物质制氢技术迎来一些突破，让业界看到了一条全新的制氢赛道。
近日，英国CSS推出紧凑型生物质与垃圾制氢系统，单模块每天产生约750kg的氢气；国内的瓦尔登技术集团有机固废物制绿氢中试生产线技术取得突破，日产氢气1000kg。今年初，国内首个以高效厌氧产氢菌种作为氢气生产者的生物制氢及发电一体化项目，在哈尔滨市启动试运行。
尽管生物质制氢在目前的制氢方式中显得十分小众，但因其具有就近利用有机废物解决氢源，同时还能生产绿色氢气的优点，得到了企业的青睐。国内东方锅炉、中国大唐集团、亿沃高能科技等企业均已进行相关布局。那么，生物质制氢的商业化前景究竟如何？
企业布局生物质制氢背后
生物质制氢就是以植物、菌藻和动物等有机质为原料提炼氢气。因制氢原料的不同，技术可分为热解气化制氢、生物发酵制氢两种。前者是将生物质原料(薪柴、秸秆等)压缩成型送入气化炉气化制得含氢气体；后者是利用微生物在常温常压下进行酶催反应制得氢气。目前，在这两种路线上均有众多企业在积极布局。
生物质热解气化制氢是将生物质在150°C脱水，然后在气化炉中用氧化剂加热到800-900°C。由于温度升高，干燥的废渣降解，复杂的固体碳氢化合物分解成易燃气体，包括氢气、合成气等。整个过程中不产生废水、焦油、飞灰等污染，可实现生物质能的高效综合利用。
近年来，生物质热解气化制氢优势获得了学术界和产业界的关注。有数据表明生物质热解气化制氢的总生产成本约为28.74元/千克，其中生物质气化工段成本为13.80元/千克，合成气净化、氢气分离提纯工段成本为14.94元/千克。形成规模效应后，成本有望降到20元/千克以下，与天然气等化石能源制氢技术成本相当。
目前国内外生物质热解气化制氢技术较为成熟，已进行产业化推广。在国内企业如东方锅炉、大唐集团、亿沃高能科技等正在布局热解气化制氢领域。2022年10月15日，国内首台套生物质气化—化学链制氢多联产应用研究中试项目在中国大唐集团有限公司安徽马鞍山当涂发电公司一次“点火”成功，氢气纯度达99.99%，投产后年产氢量11万立方米。
生物发酵制氢路线主要由菌种决定，其中甲烷菌应用于沼气制氢技术比较成熟，已经开始商业化推广。
近日，瓦尔登技术集团旗下城康团队在甲烷催化裂解制氢技术方面取得新突破，其自主研发了甲烷连续裂解工艺及甲烷裂解高效催化剂。利用有机固废垃圾为原料，经过预处理、厌氧发酵制备得到沼气，再对沼气进行净化后利用高效催化剂催化裂解生产氢气，再将积聚在催化剂上的固体碳进行分离、纯化并进行出售。氢气回收率可达95%，每天可产氢气1000kg。
目前全国生物质废物年产量约60亿吨，保守估计可以转化为沼气的废物约20亿吨，可以生产负炭绿氢730万吨/年，相当于工业副产氢潜能的1.62倍、“三弃电力”产氢的7.93倍，潜力巨大。
除甲烷菌之外，我国在产氢菌领域也有了重要突破。今年初，国内首个以高效厌氧产氢菌种作为氢气生产者的生物制氢及发电一体化项目，在哈尔滨市启动试运行。项目依托于中国工程院任南琪院士团队关于生物制氢的最新科研成果，集合氢蓝时代、工大环境、龙江环保在智慧氢能解决方案、创新技术研发成果转化及系统集成、环保技术示范应用与推广等方面的优势，通过示范工程推广产业应用，抢占生物制氢发电综合应用领域技术及市场的先机和制高点。
无论哪种方式的生物质制氢方式，都有助于解决两个关键的环境问题。即不断增长的有机垃圾和碳密集型制氢方法。与传统的制氢方式相比，生物质制氢具备经济效益好、碳排放低的特点，处理后的气体和残渣均可利用。正是看到了其中巨大的潜在商机，现在有越来越多的企业正积极入局。
生物质制氢的产业化挑战与机遇
首都经贸大学特大城市发展研究院教授周天勇把生物质能源的碳排放程度分为三个阶段。第一阶段为直接燃用动、植物；第二阶段将生物质精细加工提醇使用；第三阶段通过深化加工，转制氢能。当前世界主流技术仍处在第二阶段，生物氢能处于刚刚起步的萌芽发展阶段。
在向第三阶段产业化迈进过程中，生物质制氢还需要在四个关键点上下功夫，分别是提高产氢效率、实现工业化的连续产氢、不断完善规模化装备以及廉价的原料。总之，最关键的目标就是要降低制氢成本。
周天勇认为生物质能源产业化要分三步走：第一步攻克生物氢能加工生产、储存运输、容器加注、直燃驱动等方面材料、管道、容器等方面的关键技术；第二步需要形成生物制氢生产和使用的有机质原料、发酵加工、制氢耕地、制氢装备等的生产体系，形成成熟的农业与生物能源工业相结合的组织合作模式；第三步能够使氢能源技术研发成本能够得到分摊、新产品逐步得到消费、进入企业能够逐步得到利润，培育一个生物氢能的产品和消费市场。
预计走完这三步需要15到20年，甚至更长的时间。可喜的是，生物质制氢得到世界各国的重视，国内外纷纷出台一系列政策鼓励生物质制氢技术的发展，这将有力促进生物质制氢产业化早日实现。
今年2月，欧盟委员会通过了《可再生能源指令（Renewable Energy Directive）》要求的两项授权法案。欧盟提出绿氢必须来自绿电或者生物质。
在我国《“十四五”生物经济发展规划》、《“双碳”基础指导纲要》、《碳达峰碳中和标准体系建设指南》等多个政策文件中，多次提及加快推进低成本生物制氢进程。上海、河北、山西、浙江、广东等地政策中，也提出将推进生物质氢能综合开发利用。
生物质制氢是一种高度契合“碳中和”理念的“绿氢”制备技术，其产业化的核心是利用我国现有的有机废弃物，绿色、高效、经济的制取氢气，助力能源结构转型升级。随着政策不断加码、技术日益提升，未来生物质制氢将成为我国制氢行业中的一条重要赛道。
声明
本文章属高工氢能原创，转载请注明出处。商业转载请联系（微信号：15019438102）获得授权。高工氢能聚合氢能产业有志之士，打造产业信息交流平台，有意加入交流群者请添加微信：13148781614，敬请注明您所在公司及主营业务，并附名片。