牛津能源研究所发布长距离氢气运输最佳方式的研究报告
近日，牛津能源研究所发布《全球氢能贸易研究报告：什么是长距离氢气运输的最佳方式 》研究报告（以下简称“报告”）。报告梳理了氨（NH₃）、液态有机氢载体（LOHC）和甲醇（CH3OH）作为氢载体的价值链，进行了液氢、液氨、液态有机氢载体和甲醇等4种氢气运输方式在热力学和转化损失以及成本方面的综合比较，并分析了除了全球氢能贸易除技术、经济因素外其它影响长途海运最佳氢能载体选择的因素。
报告指出，随着全球氢能需求的大幅上升，氢的运输将成为关键环节，当出现一种利用海上氢气运输的有效方法时，全球氢能贸易将成为现实。除液氢外，液氨、液态有机氢载体（尤其是甲苯/甲基己烷（MCH））和甲醇受到了当前全球各国企业及研究者的关注，相关项目也在逐步推进当中，被认为是最具潜力的几种长距离氢载体运输方式。
报告分析表明，在比较以上氢载体在整个价值链中的热力学和转化损失后，液氨是最有效的跨洋氢气输送载体。在成本方面，甲醇和甲苯/甲基己烷将是最有竞争力的选择。此外，在决定使用何种方式进行海上运氢时，还应考虑公众对各种氢气运输方式的接受度及看法、是否需要新设或调整现有法律及监管框架、CCUS技术成熟程度、各种氢载体抛开氢因素外的工业适用性等因素。报告称，同等体积液氨中氢气质量比液氢、甲醇和甲苯更大，氨液化的转化和保存所需要的能量相对液氢更少。此外，通过可再生氢与氮气的有效结合，可使得氨成为零碳排放的氢能载体。因此，液氨在近些年被认为是具有相对完善的国际贸易渠道的潜在氢能载体。
报告称，由于不需要液化，液态有机氢载体在作为氢载体运输时的热力学和能量损失较低，并且可以与当前已有的化学运输和加油基础设施兼容。此外，液态有机氢载体为炼油的副产品，作为氢载体可以多次使用，因此整体运输成本较低。当前液态有机氢载体研究及试点方向主要为甲苯，吸收氢气后甲苯转化为甲苯/甲基己烷，用于氢储运。但由于甲苯单位体积氢含量相较最低，因此难以成为最佳的氢载体。报告称，甲醇体积能力密度和氢含量仅次于液氨，常温下为液态，不需要液化和温度维持的额外所示，热力学损失较小。此外，绿氢与二氧化碳可以合成绿色甲醇，并可也作为船舶的燃料降低船舶运输碳排放。但甲醇存在燃烧将释放有毒气体以及脱氢时会伴随碳排放等缺点。
报告以澳大利亚-日本、摩洛哥-荷兰两条运输路线为基础，对比了液氢、液氨、甲苯/甲基己烷和甲醇四种氢运输方式的热力学和转化损失。
图 ｜ 液氢、液氨、甲苯/甲基己烷和甲醇在选定海上运输路线上的热力学和转化损失结果表明，两条路线（澳大利亚-日本和摩洛哥-荷兰）下，液氨能够运输比其余三种替代方案更多的氢气，液氨运输的氢气量为甲苯/甲基己烷的2倍多，接近液氢方式氢运输量的2倍；甲醇氢气运输量排第二位，约为液氢的1.5倍，甲苯/甲基己烷的2倍。因此，液氨是四种载体中最有效的跨洋氢气输送载体。成本方面，报告显示，甲苯/甲基己烷和甲醇燃料在储存环节直接成本接近零，主要成本为氢气生产和再转化环节；由于甲苯/甲基己烷重量较大，其运输成本远高于甲醇，与液氢运输成本接近。甲醇总体成本相较最低，但如果考虑甲醇在脱氢时需配置CCUS技术，其最终总成本将会增加。
图 ｜ 氢、液氨、甲苯/甲基己烷和甲醇价值链关键阶段的近似最低平均成本
报告还提出，虽然最成本和交付客户使用的氢气量对远距离运氢可行性商业案例至关重要，但在决定使用何种方式进行海上运氢时，二者不应该成为唯一需要考虑的因素。其他应该考虑的重要因素包括，公众对各种氢气运输方式的接受度及看法、是否需要新设或调整现有法律及监管框架、CCUS技术成熟程度、各种氢载体抛开氢因素外的工业适用性。
图 ｜ 氢、液氨、甲苯/甲基己烷和甲醇氢载体的主要优势和挑战
