制氢新径！垃圾制氢厂年产氢气3万吨
发布日期：2024/10/10
氢这种元素不仅结构简单、无处不在，在能源转型的档口，氢气也被认为是可代替化石能源的理想燃料。
据国际能源机构IEA估计，2024年全球氢能需求将达1亿吨。目前氢气的制备方式主要其中在天然气制氢（灰氢）、电解水制氢（绿氢）、核能制氢（粉氢）以及用天然气制氢但对制备过程中释放的二氧化碳进行捕获的“蓝氢”。
但很多人不知道的是，除了“灰氢”、“蓝氢”、“绿氢”和“粉氢”等技术路线之外，生活垃圾也能制氢。
上个月底，现代汽车集团在韩国最大的氢能产业展览会H2 MEET 2024上发布了其端到端氢能解决方案“HTWO Grid”，同时展示了其资源循环制氢技术进展，包括废物制氢（W2H）和 塑料制氢（P2H）。
来源：Hyundai Motor Group
现代汽车集团目前已有两座可将有机废物和塑料废物转化为氢气的大型工厂投产，一座是以有机废物制氢技术为主的韩国忠州市制氢工厂，另一座则是位于韩国唐津市的塑料制氢工厂。
据Interesting Engineering记者报道，这两家工厂每年合计将生产超过3万吨氢气。如果一辆氢燃料电池车的储氢罐容量按5公斤来算，3万吨氢气可支持6百万辆燃料汽车加满氢。
现代汽车集团旗下子公司包括现代工程公司、现代 Rotem、现代钢铁均深度参与了垃圾制氢工厂的建设。
01
有机废物制氢（W2H）
餐厨垃圾、下水道污泥、畜禽粪便等有机废弃物是强力温室气体——甲烷排放的主要来源。
而垃圾制氢技术不仅能将这些生物甲烷加以利用、缓解全球变暖，还能通过氢气产品这种绿色能源创造新的产业价值。
现代集团废物制氢工厂采用的是有机废物的厌氧消化、无氧发酵等工艺，“厌氧消化”指利用微生物分解有机废物。
在厌氧条件下，有机物废物的发酵则会产生沼气，沼气经过净化提纯后可升级为生物甲烷。通过催化裂解，生物甲烷最终可被转化氢气。
这一技术与传统的高温热解垃圾制氢工艺相比，二氧化碳排放量更低，制氢流程也更加“气候友好”。
现代公司的有机垃圾制氢项目目前已在韩国忠州市投产。现代工程公司（Hyundai Engineering）和现代Rotem正在参与这项沼气制氢及利用示范项目。该项目够每天利用
图说：现代工程公司忠州工厂来源：Hyundai官网
现代工程公司正在研究如何提高沼气制氢技术的运营维护能力。现代工程还与韩国政府合作，参与建设综合生物气化能源设施，并推进沼气技术开发。
现代Rotem则从事从氢气生产到利用的各种氢能基础设施项目，并具备建设各种氢基础设施的能力，例如氢气重整器和加氢站，对制备出的氢气加以利用。
垃圾制氢最大的优势是可以在区域层面建立小型制氢中心，垃圾制氢模式也被认为是现阶段解决供应城市内加氢站或者能源用氢比较经济环保且可行的路线之一。
由于垃圾制氢的原料就在城市内，而城市则像是一个不断制造垃圾的巨兽，一方面可以实现制氢原料的不间断供应；另一方面，由于运输距离短，氢气运输和储存过程的成本可进一步压缩，具备经济性。
02
塑料垃圾制氢（P2H）
未经回收的塑料垃圾，无论是通过焚烧还是填埋的方式进行处理，都会对空气、土壤和海洋造成严重环境污染。
根据经合组织（OECD）2022年的报告，全球的塑料回收率仅为9%，而剩下19%的塑料垃圾被焚烧，50%被填埋，22% 避开了废物管理系统，进入无人管理的垃圾场。预计到2060年塑料垃圾总量将增加到12.3亿吨。
来源：OECD
塑料垃圾污染治理一直以来都是摆在各个国家面前的难题。不过，随着制氢技术的突破，那些无法回收、最终被焚烧或填埋的塑料（如受污染的塑料、玩具、高密度聚乙烯等复合材料废物）都可用作生产氢气的材料。 据现代集团介绍，收集到的塑料废弃物要经过几个阶段才能重新转化为氢能。
首先，在“预处理”阶段，需要去除塑料垃圾中的金属、沙子、纸张等杂质，制备出用于产生氢气的塑料原料。
其次，现代工程公司利用高温“熔融”工艺（热化学转化），对预处理后的塑料废弃物进行加热和搅拌，使其熔融为粘稠液体，该过程可进一步去除细小的杂质。
而在气化过程中，塑料废弃物分解产生烃类气体和蒸汽的混合物，与氧气和水蒸汽一起引入气化炉进行重整，制备出由CO、CO2和H2组成的合成气。
最后，在合成气精制过程中，合成气中所含的杂质被去除，合成气体中的CO2也被分离，产出高纯度的氢气，完成向循环能源的转化。
2022年4月，现代工程公司投资超过3.3亿美元，于韩国忠清南道北部的唐津市建造了一座利用塑料废物生产氢气的工厂。该工厂于2022年上半年破土动工，2024年投入商业运营，其目标是利用塑料废物生产高纯度氢气。
据介绍，该工厂通过利用13万吨塑料废弃物作为原料，每年可加工生产出2.4万吨氢气，塑料制氢所得的氢气可以应用于船用燃料甲醇、氢燃料车等各个领域。
图说：2.4万吨氢气的利用方式来源：Hyundai官网
不过，考虑现代工程公司采用的塑料制氢方法属于传统的热化学方法，反应过程也会产生大量二氧化碳，而高温的条件也需要额外的能源供应，因此还需要同时配备碳捕捉与封存设施并使用绿电，否则离“零碳”还是有一定距离。
图说：现代工程公司的二氧化碳捕获和储存设施 来源:Hyundai官网
来源：环球零碳
