实验室“企”航记②︱实验室设在产线旁，既解“成本题”又破“储运难”

在39家企业主导筹建的省重点实验室中，有3家处于“绿色氢能与核聚变能”领域。其中，江苏省高温制氢与绿色氨醇合成重点实验室（筹），由南京天加环境科技有限公司（简称天加）牵头筹建。sAS新江南网|江南知名门户网站

为何发力攻关高温制氢、绿色氨醇合成？希望达成什么目标？近日，记者走进天加寻找答案。sAS新江南网|江南知名门户网站

向“高温”要效率，降低绿氢成本sAS新江南网|江南知名门户网站

目前，全球生产的氢气中，使用化石能源制取的灰氢占绝对主导地位，而利用风电、光伏发电等绿电制取的绿氢仅占约1%。成本较高，是绿氢发展的一大“拦路虎”。sAS新江南网|江南知名门户网站

该实验室确定的第一个攻关方向——多能耦合的高温制氢技术，就是要为绿氢降本。sAS新江南网|江南知名门户网站

实验室主任、天加首席运营官吴小泉介绍，目前低温电解水制绿氢主要有“碱性”“质子交换膜”“阴离子交换膜”3条技术路线，分别存在能效提升受限、贵金属依赖、材料稳定性不足等主要短板。实验室瞄准的是“高温路线”——固体氧化物电解池（SOEC）技术。sAS新江南网|江南知名门户网站

简而言之，SOEC技术制氢的过程，是将水转化为蒸汽，然后加热到600℃—850℃再进行电解，形成氢气和氧气。实验结果表明，SOEC技术的制氢效率比当下主流的“碱性电解水”技术提高20%—30%。此外，SOEC技术主要使用陶瓷材料，不依赖铱、铂等贵金属催化剂，今后的规模化发展不会被资源短缺、原料价格高昂所限制。sAS新江南网|江南知名门户网站

吴小泉强调，实验室攻关的不仅是SOEC技术本身，而且是多能耦合的高温制氢技术，即把工业余热、废热、核能等与SOEC技术耦合，进一步压低成本。吴小泉打了个比方：就像给制氢的核心反应装备“电解槽”装一个“热力回收器”，把原本白白流走的余热回收起来，变成制氢的能源。这一设计具备可行性：一方面，江苏有丰富的工业余热资源；另一方面，该公司去年发布、具有自主知识产权的特高温热泵，可将20℃-85℃的工业余热提升到120℃-350℃，为制氢系统使用。sAS新江南网|江南知名门户网站

该公司测算，在使用低成本绿电和工业余热等条件下，采用多能耦合的高温制氢技术，绿氢制取成本有望从目前的17元/千克—25元/千克降到10元/千克，能和灰氢成本“掰掰手腕”。sAS新江南网|江南知名门户网站

让氢气柔性“变身”，破储运难题sAS新江南网|江南知名门户网站

制出便宜的绿氢只是第一步，实验室还设定了两个逐步进阶的攻关方向：高温SOEC共电解与气体纯化技术、绿色氨醇柔性合成技术。sAS新江南网|江南知名门户网站

前一项技术的意思是，向SOEC装置输入水蒸气和二氧化碳，高温电解后生产“合成气”，再通过纯化工艺，将“合成气”的纯度提升到满足下游要求的水平。据测算，用“合成气”去生成绿醇，其所需能量比常规绿醇生成方法低20%—30%。sAS新江南网|江南知名门户网站

后一项技术指，利用绿电，在绿氢基础上，合成绿氨、绿醇。此项技术的关键词是“柔性”。吴小泉解释，绿电存在较大波动，给合成带来挑战，为此要攻关能适应波动的新型催化剂、新型储能和缓冲系统等一系列技术难题，确保在电力不稳时，仍能高效、稳定地产出目标产物。能够柔性合成绿氨、绿醇，是实验室的最终目标。sAS新江南网|江南知名门户网站

为什么要把绿氢“变”为绿氨、绿醇？sAS新江南网|江南知名门户网站

吴小泉告诉记者，氢气储存、运输的要求很高、成本很高，而绿氨、绿醇可以更简便地运输，相当于更经济安全的氢能储运载体。变身之举，是为了解决氢能“制、储、运、加、用”五大环节中的“储、运”两大难题。sAS新江南网|江南知名门户网站

当前，SOEC正处于技术突破向产业示范过渡的关键阶段，系统能力急需提升，例如从百千瓦级提高到兆瓦级。实验室计划5年内建成3个标志性项目：兆瓦级SOEC系统示范、耦合高温热泵的SOEC系统示范、百吨级二氧化碳捕集转化一体化装置。前两个关乎绿氢制取，第三个则是为合成绿醇解决二氧化碳的来源问题。绿醇由绿氢与二氧化碳合成，从二氧化碳捕集到后期合成绿醇，如在一体化装置中进行，可有效减少设备成本、占地面积和能源损耗。sAS新江南网|江南知名门户网站

两位院士领衔，校企共建产研闭环sAS新江南网|江南知名门户网站

该实验室由天加牵头，中国矿业大学（北京）、南京理工大学共同参与建设。两所高校分别在高温电解、化工合成领域具有深厚积累。天加负责提出产业方向、提供验证场景和产业化平台，高校科研团队提供研究支撑，形成从理论研究到工程验证的完整闭环。sAS新江南网|江南知名门户网站

值得一提的是，彭苏萍、凌文两位中国工程院院士，分别担任实验室学术委员会主任、副主任。彭苏萍院士团队在SOEC技术领域深耕二十余年，承担国家重点研发计划等多个重大项目，实现千瓦级电堆的批量化开发和百千瓦级系统集成。凌文院士曾创立中国氢能联盟并担任首任理事长，是我国氢能产业化的主要奠基人之一。sAS新江南网|江南知名门户网站

吴小泉说，氢能是国家“十五五”规划明确的未来能源之一，去年江苏出台推动氢能产业高质量发展的“行动方案”，到2030年要把江苏打造成为科技创新前沿化、装备制造高端化、场景应用多元化的氢能产业高地。响应国家和江苏发展战略，天加将筹建此省重点实验室作为公司“十五五”重要布局之一，为实验室规划总面积1.8万平方米的场地，计划在两年筹建期内打造超过150人的研发团队，5年内新增投入至少1.5亿元。最近，该公司新能源研究院院长、实验室主任助理范士则忙着与高校团队对接，争取把具体研发任务尽快分配到位。sAS新江南网|江南知名门户网站

在天加看来，获批筹建省重点实验室，既让公司有能力进一步向前端基础研究延伸，布局下一代技术方向，也让公司多了一个聚才平台，能把材料、能源、化工、AI等领域的人才聚在一起，为长期高质量发展储备智力资源。sAS新江南网|江南知名门户网站

记者看到，天加生产基地的一角已辟出独立空间，挂上“高温制氢与绿色氨醇合成实验室”的牌子。实验室设在产线旁，注重“实战”、追求“效率”的鲜明导向一目了然。sAS新江南网|江南知名门户网站

企业主导筹建重点实验室的创新模式，让实验成果能够更快走向工程验证和产业应用。对江苏建设氢能产业高地而言，一颗“向高温要效率、向创新要未来”，立志撬动产业变革的种子，在这里悄悄埋下。sAS新江南网|江南知名门户网站

新华日报·交汇点记者 徐冠英  实习生 常嘉蕊 文/图sAS新江南网|江南知名门户网站