我國(guó)是世界第一制氫大國(guó)，2019年氫氣產(chǎn)量約3342萬(wàn)噸，占全球總量的37.13%。其中，煤制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等方式占比分別達(dá)到63.54%、13.76%、21.18%，電解水制氫總量約50萬(wàn)噸，僅占1.50%。低碳、清潔的氫氣尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模供給。

垃圾制氫作為一種新興的低碳?xì)涔┙o方式，也有望在我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到重要的支撐作用。

當(dāng)前垃圾制氫技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化面臨的主要問(wèn)題主要有以下四個(gè)方面。

1、減碳仍是難題

雖然垃圾制氫的優(yōu)勢(shì)突出，但不可忽視的是，垃圾中的有機(jī)物經(jīng)高溫氣化將產(chǎn)生大量CO2。這也意味著，要讓垃圾制氫變得低碳環(huán)保，碳捕集封存利用不可或缺。2021年12月，美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)Mote宣布，將在2024年前建成一座利用木質(zhì)廢料、配備有碳捕捉與封存裝置的制氫工廠，從全生命周期來(lái)看，該制氫工廠有望成為全球首個(gè)“零碳”綠氫工廠。

2、能源利用效率偏低

制氫過(guò)程需要消耗能源，從能源利用的角度看，垃圾制氫效率遠(yuǎn)低于甲烷蒸汽重整、水電解等方式。研究結(jié)果表明，垃圾氣化、甲烷蒸汽重整、水電解制氫的熱效率分別為35%~50%、70%~75%和75%~80%。垃圾的種類、尺寸、形狀和含水量等因素都會(huì)影響反應(yīng)器效率和氫氣產(chǎn)率，進(jìn)而影響制氫能源利用效率。

3、垃圾質(zhì)量不達(dá)預(yù)期

我國(guó)城市生活垃圾與發(fā)達(dá)國(guó)家城市生活垃圾差異較大，廚余含量高、含水率高、熱值低，對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，以及污染物的達(dá)標(biāo)排放存在影響。同時(shí)，垃圾原料性質(zhì)是垃圾氣化反應(yīng)器和系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)依據(jù)，若直接引進(jìn)國(guó)外主流技術(shù)，可能出現(xiàn)水土不服的情況。

4、氣化技術(shù)有待進(jìn)步

垃圾氣化制氫是在垃圾氣化技術(shù)上衍生出的新技術(shù)，而垃圾氣化技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)要求較高。國(guó)外對(duì)垃圾氣化技術(shù)的研究起步比較早，在熱分選氣化技術(shù)和等離子體氣化技術(shù)等領(lǐng)域有較多積累，已研發(fā)出工業(yè)級(jí)技術(shù)設(shè)備。例如，美國(guó)西屋等離子體公司在20世紀(jì)90年代就取得較大進(jìn)展，并于2003年在日本建設(shè)了220噸/天的用于處理生活垃圾和汽車廢渣的等離子體氣化工廠，產(chǎn)物合成氣用于發(fā)電。然而，我國(guó)等離子體氣化技術(shù)直到2018年才進(jìn)入工程應(yīng)用階段。

垃圾制氫作為一種新興的低碳?xì)涔┙o方式，也有望在我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到重要的支撐作用。研發(fā)大規(guī)模、低成本、低碳排放量的制氫技術(shù)是氫能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的前提條件，是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。從我國(guó)垃圾原料性質(zhì)、制氫技術(shù)進(jìn)展等看，可以從垃圾分類、制氫技術(shù)裝備研發(fā)、碳捕集封存利用技術(shù)創(chuàng)新、項(xiàng)目試點(diǎn)示范等方面推進(jìn)我國(guó)垃圾制氫研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。