據(jù)研究所調(diào)查，氫基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)到2050年將達(dá)到年160萬(wàn)億日元。為了實(shí)現(xiàn)氫社會(huì)，作為不可或缺的舉措而備受關(guān)注的，便是不會(huì)排放二氧化碳 的氫制造項(xiàng)目。其背景是，發(fā)達(dá)國(guó)家在2009年的G8拉奎拉峰會(huì)上達(dá)成協(xié)議，要在“2050年之前使發(fā)達(dá)國(guó)家整體二氧化碳排放量削減80％”。氫基礎(chǔ)設(shè)施 相關(guān)人士根據(jù)該協(xié)議，對(duì)氫社會(huì)的前景進(jìn)行了展望，要想實(shí)現(xiàn)這一美好愿景，前提條件便是制造二氧化碳零排放的氫。
 
    氫基本上不單獨(dú)存在于自然界中，它主要以碳化氫及水等化合物的形式存在。因此，需要采用一些方法向這些化合物施加能量以制造氫。目前使用的大都是工廠生產(chǎn)的副產(chǎn)氫，供應(yīng)不足時(shí)則通過(guò)對(duì)化石燃料重整來(lái)制造。這些氫制造工藝在施加能量的過(guò)程中會(huì)排放二氧化碳。
 
    對(duì)此，有關(guān)方面正積極地從兩個(gè)方面進(jìn)行制造二氧化碳零排放氫的嘗試，即（1）利用可再生能源生成的電力對(duì)水進(jìn)行電解；（2）雖然采用對(duì)化石燃料進(jìn)行重整或 者氣化加工的方法，但通過(guò)利用“二氧化碳捕集及封存”（CCS：將重整和氣化時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳在向大氣排放之前進(jìn)行分離、捕集及封存）工藝，來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化 碳的零排放。
 
全球啟動(dòng)28個(gè)項(xiàng)目
 
    日經(jīng)BP清潔能源研究所關(guān)于全球主要?dú)浠A(chǔ)設(shè)施相關(guān)項(xiàng)目的調(diào)查報(bào)告《全球氫基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目總覽》（2013年10月24日發(fā)行）中提到，在70個(gè)主要項(xiàng)目中，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放的氫制造項(xiàng)目多達(dá)28個(gè)。
 
    其中，使用可再生能源的二氧化碳零排放項(xiàng)目為26個(gè)。從具體類(lèi)別來(lái)看，通過(guò)風(fēng)力發(fā)電制造氫的項(xiàng)目最多，共10個(gè)，利用可再生能源生成的電力對(duì)水進(jìn)行電解來(lái)制造氫的項(xiàng)目為6個(gè)，通過(guò)生物燃?xì)庵圃鞖涞捻?xiàng)目也是6個(gè)，通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電制造氫的項(xiàng)目為3個(gè)。
 
    通過(guò)水力發(fā)電制造氫的項(xiàng)目則只有1個(gè)，這是因?yàn)檫@種方式已經(jīng)得到部分普及，因此只是選出一個(gè)電力供求方面的先進(jìn)舉措。還有2個(gè)項(xiàng)目是在煤田和天然氣田當(dāng)?shù)貙?duì)化石燃料進(jìn)行重整或者氣化加工，與此同時(shí)進(jìn)行二氧化碳捕集及封存，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。
 
德國(guó)利用日益增多的風(fēng)力發(fā)電制造氫
 
    在上述項(xiàng)目中備受關(guān)注的，要數(shù)德國(guó)利用風(fēng)力發(fā)電生成的電力、通過(guò)電解來(lái)制造氫的項(xiàng)目。德國(guó)已經(jīng)決定去核電，因此開(kāi)始越來(lái)越多地采用可再生能源中的風(fēng)力發(fā)電，其中多數(shù)集中在德國(guó)北部。
 
    由于德國(guó)北部沒(méi)有太大的電力需求，因此需要向工業(yè)集中的德國(guó)南部輸送電力，但鋪設(shè)高壓輸電線的步伐十分緩慢。因此，利用德國(guó)北部風(fēng)力發(fā)電剩余的電力制造氫并加以利用的項(xiàng)目日益增多。
 
    比如，正在德國(guó)首都柏林以北120公里的勃蘭登堡州普倫茨勞推進(jìn)的“普倫茨勞風(fēng)力氫項(xiàng)目”。該項(xiàng)目擁有共計(jì)6兆瓦風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，平時(shí)將生成的電力輸入電網(wǎng)。在夜間等電力需求較小，以及電力出現(xiàn)剩余時(shí)，則會(huì)對(duì)水進(jìn)行電解制造氫，然后存儲(chǔ)到貯氫罐中。
 
    儲(chǔ)藏的氫根據(jù)需要，與甲烷等可燃性氣體（生物燃?xì)猓┗旌?，然后供?yīng)給熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。而利用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的電力供應(yīng)給電力系統(tǒng)網(wǎng)，其廢熱則銷(xiāo)售給地區(qū)供熱系統(tǒng)。部分氫還將供應(yīng)給位于柏林市內(nèi)等的燃料電池車(chē)（FCV）及氫燃料汽車(chē)專(zhuān)用加氫站等。
 
    將氫與城市燃?xì)饧淄榛旌献鳛槿剂鲜褂玫臍渫椋℉ythane：混氫天然氣）項(xiàng)目中，對(duì)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電制造的氫加以利用的項(xiàng)目也在增多。具有代表性的是德國(guó)的 “Power-to-Gas”。德國(guó)意昂集團(tuán)（E.ON）及綠色和平能源公司（GreenpeaceEnergy）等能源企業(yè)使用風(fēng)力發(fā)電的剩余電力對(duì)水 進(jìn)行電解，轉(zhuǎn)換成氫，然后供應(yīng)給現(xiàn)有的供氣網(wǎng)。
 
    這樣，在有效利用剩余電力的同時(shí)，通過(guò)添加清潔的氫，還可削減硫氧化物（SOX）及氮氧化物（NOX）等有害物質(zhì)的排放。由于可利用現(xiàn)有城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施，因此預(yù)計(jì)會(huì)加快氫社會(huì)的實(shí)現(xiàn)。
 
利用二氧化碳零排放氫制造甲烷
 
    除了在城市燃?xì)庵谢烊霘浼右岳玫姆椒ㄍ?，直接利用氫制造甲烷這一城市燃?xì)獬煞值膭?dòng)向也趨于活躍。在德國(guó)，SolarFuel公司制造了一種成套設(shè)備，可 利用可再生能源生成的電力對(duì)水進(jìn)行電解來(lái)制造氫，然后使其與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，從而生成甲烷，目前正在進(jìn)行實(shí)證實(shí)驗(yàn)。
 
    SolarFuel于2009年啟用了可再生能源輸出功率為25千瓦的試制機(jī)，并以40％的效率成功制造出了甲烷。2013年該公司將其輸出功率提高到了 20兆瓦，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。該公司力爭(zhēng)將制造的甲烷直接供應(yīng)給天然氣管道。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，可利用城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施，還能使城市燃?xì)鈱?shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。
 
    將利用可再生能源生成的氫和二氧化碳制造的甲烷用于汽車(chē)的嘗試也已經(jīng)開(kāi)始展開(kāi)。比如，汽車(chē)廠商奧迪公司推進(jìn)的“奧迪e-gas項(xiàng)目”。該項(xiàng)目從2013年 秋季開(kāi)始全面啟用甲烷年產(chǎn)能為1000噸的設(shè)備。該設(shè)備的工作原理是，利用6兆瓦的電力對(duì)水進(jìn)行電解生成氫，然后將生成的氫與二氧化碳混合制造成甲烷。奧 迪計(jì)劃將其作為該公司銷(xiāo)售的壓縮天然氣（CNG）車(chē)的燃料，或者供應(yīng)給公共供氣網(wǎng)。將太陽(yáng)能發(fā)電制造的氫用于社區(qū)和大廈
 
    使用太陽(yáng)能發(fā)電的電力制造氫的嘗試也在日益增多。其中比較有名的是法國(guó)科西嘉島的“MYRET平臺(tái)項(xiàng)目”。目前該項(xiàng)目正在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，利用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的 剩余電力對(duì)水進(jìn)行電解來(lái)制造氫，在電力需求達(dá)到高峰時(shí)，以及為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的平均化，利用燃料電池進(jìn)行發(fā)電，然后向科西嘉島的電網(wǎng)輸送電力。
 
    在利用太陽(yáng)能發(fā)電方面，由于大廈及住宅等電力需求方也會(huì)在其設(shè)施中加以采用，因此在設(shè)施內(nèi)將太陽(yáng)能電力轉(zhuǎn)變成氫加以利用的項(xiàng)目也已開(kāi)始啟動(dòng)。比如，澳大利 亞格里菲斯大學(xué)在大廈屋頂設(shè)置太陽(yáng)能電池板，白天在陽(yáng)光照射的時(shí)間內(nèi)，將生成的電力直接用于設(shè)施內(nèi)部，剩余電力則存儲(chǔ)到蓄電池中，并用于通過(guò)電解制造氫。 生成的氫存儲(chǔ)于貯氫合金中。
 
    存儲(chǔ)于蓄電池的電力主要用于夜間運(yùn)轉(zhuǎn)空調(diào)等，氫則在陰雨天時(shí)，通過(guò)燃料電池用于供電等。格里菲斯大學(xué)稱(chēng)，僅利用氫即可為該設(shè)施供應(yīng)一天電力。
 
利用化石燃料，通過(guò)二氧化碳捕集及封存技術(shù)實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放氫
 
    關(guān)于利用化石燃料制造氫的方法，業(yè)界目前正在探討在擁有天然氣田和煤田的地區(qū)，通過(guò)二氧化碳捕集及封存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，使封存的二 氧化碳成為碳資源的基礎(chǔ)研究也已開(kāi)始。關(guān)于這種方法，千代田化工建設(shè)公司與川崎重工業(yè)公司等日本企業(yè)引領(lǐng)了行業(yè)潮流。
 
    千代田化工建設(shè)日前開(kāi)發(fā)出一種新運(yùn)輸方法，即以甲基環(huán)己烷（MCH，可將甲苯轉(zhuǎn)變?yōu)闅洌┑男问?，輸送在海外天然氣田等地制造的氫（圖1）。甲基環(huán)己烷在常 溫常壓下為液體，體積為氫氣的五百分之一。其優(yōu)點(diǎn)是，雖然在提取氫的工藝中需要耗費(fèi)能源，但可利用化學(xué)品油輪及油罐車(chē)等現(xiàn)有運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施。
 
    川崎重工也在推進(jìn)一項(xiàng)業(yè)務(wù)，即以在澳大利亞煤田出產(chǎn)的褐煤為原料，結(jié)合二氧化碳捕集及封存技術(shù)，在當(dāng)?shù)刂圃於趸剂闩欧诺囊簯B(tài)氫，然后用船將其運(yùn)輸?shù)饺?本（圖4）。該公司稱(chēng)，之所以選擇液態(tài)氫，是因?yàn)榭春闷錈o(wú)需花費(fèi)勞力和時(shí)間去除雜質(zhì)等，送達(dá)后可直接使用這一點(diǎn)。液態(tài)氫運(yùn)輸船與液化天然氣（LNG）運(yùn)輸 船相比，冷卻溫度需更低等，因此需要進(jìn)行新開(kāi)發(fā)，川崎重工正在確定規(guī)格，認(rèn)為此項(xiàng)業(yè)務(wù)具有可行性。
 
    千代田化工建設(shè)將從2015年度的年底開(kāi)始開(kāi)展氫運(yùn)輸業(yè)務(wù)，川崎重工業(yè)則將從2030年開(kāi)始全面啟動(dòng)商業(yè)供應(yīng)鏈。兩公司均將業(yè)務(wù)啟動(dòng)時(shí)的氫進(jìn)口價(jià)格假設(shè)為 每標(biāo)準(zhǔn)立方米30日元左右，計(jì)劃大量供應(yīng)廉價(jià)的二氧化碳零排放氫。如果這些業(yè)務(wù)全面開(kāi)展起來(lái)，日本極有可能引領(lǐng)全球氫業(yè)務(wù)市場(chǎng)。