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摘 要：日本清水建设株式会社与Enecycle株式会社等合作研发出一种利用地热和生物质资源的低成本绿氢制造技术，并且已开始建设用于该技术的实证设施，以减少制氢过程中的CO2排放量，降低成本。
关键字：低成本绿氢制造技术、地热、生物质、水电解制氢、制氢实用设备
清水建设株式会社近期已开始在日本大分县玖珠郡九重町着手建设全球首个利用地热和生物质资源的低成本绿氢制造技术的实证设施。该制造技术由市川事务所、Enecycle株式会社、大日机械工业株式会社以及Hydronext株式会社合作研发。
该技术的优点是，通过利用日本国内丰富的地热和生物质资源，能够将制氢过程中产生的CO2排放量削减到市售氢的1/10以下，并将制造成本控制在利用太阳能等可再生能源水电解制氢的1/3以下，约24～38日元（约1.35～2.13元）/m3（Nm3-H2）。
氢在燃烧时不会排放CO2，属于清洁能源。为实现脱碳社会，需要开发低成本大规模制造绿氢的技术。目前，氢已在市场上销售，但这种通过LNG等化石燃料重整制造的氢在制造过程中会排放大量CO2，因此只能被称为灰氢而不是绿氢。另一方面，还在开发利用可再生能源进行电解水以制造氢气的技术，但同样在制造过程中伴随着大量的CO2排放，而且制造成本也非常高。
低成本绿氢制造技术可一次性解决以上难题。采用该技术的设备由木屑炭化炉、将碳化物气化的重整反应器、以及氢精制装置构成。
在氢制造工艺中，首先使投入炭化炉内的木屑达到蒸烤状态以生成碳化物（C）；接着，将碳化物投入重整反应器中，并加入水蒸气，将炉内温度升高至800℃以上，从而使碳化物和水蒸气发生化学反应，生成包含重整气体H2、CO、CO2、水蒸气的混合气体；再使该重整气体在高温下发生化学反应，提高H2的含量后，通过PSA气体精制装置和金属膜氢分离装置提取并制造燃料电池用绿氢（纯度99.999%以上）。
该设备可利用制氢过程中产生的1070℃高温气体作为热源以减少用电量，同时，能够将剩余的高温废热（气体）作为地热发电用水蒸气的再次加热热源进行销售，由此可以大幅降低制氢成本。高温气体由炭化炉中副产的燃料气体以及焦油在空气中燃烧而产生。
实证设备作为“2020年环境省CO2排放削减对策强化诱导型技术开发实证事业”的对象，由清水建设在日本环境省的补助金支援下建设，制氢能力是50Nm3/h。实证设备将于明年3月底完工，经过3个月的试验运行后，从7月开始验证设备性能。具体将验证能否利用多种木屑，制造过程是否产生CO2，以及制氢成本，并于2023年3月向日本环境省汇报验证结果。
清水建设计划在2025年之前利用在实证项目中取得的经验技术，以大分县、熊本县、鹿儿岛县等九州地区为中心，建设多个与中小型地热发电厂同时设置的制氢实用设备。预计实用设备的制氢能力将达到250~1000Nm3（22.5～90kg-H2）/h，木屑投入量为2t/h，地热水蒸气使用量为0.65t/h。
翻译：史海燕
审校：贾陆叶
李 涵
统稿：李淑珊
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