【海创会项目跟踪】福州大学“氨-氢”绿色能源技术专利转化运用
福州大学“氨-氢”绿色能源
技术专利转化及应用
成果转化典型案例
在第二十一届中国海峡创新成果交易会上，位于人才之都馆的福州大学带来了“氨—氢”技术转化亮点项目。
据日本日经新闻专题报道，在全球“绿色氨技术”主要研究机构中，福州大学化肥催化剂国家工程研究中心研究团队在合成氨催化剂研究方面排名全球第一，在合成氨相关专利技术方面排名全球第二，其相关研究成果处于世界领先地位。
“氨-氢”绿色能源技术主要包括高性能低温氨分解制氢催化剂技术、高效自热式低温氨制氢反应器技术、“氨-氢”燃料电池系统集成技术等核心关键技术。
1. 结果特点
福州大学
01 高性能低温氨分解制氢催化剂技术
设计开发了新型高活性、高稳定性低温镍钌基氨分解制氢催化剂，常压、480℃下氨分解率达99.5%以上，建成年产100吨镍钌基催化剂生产线并实现放大生产，规模化生产催化剂连续稳定运行3000小时无衰减，新型催化剂操作温度较现有商业化催化剂降低300℃以上，显著提高装置运行的安全性和经济性。
02 高效自热式低温氨制氢反应器技术
新结构自热式氨分解反应器设计目的在于调控氨分解气和自热燃料烟气的温度、压力流量分布，精确匹配氨分解过程中的反应热负荷和加热热流量。与现有氨分解反应器相比，新结构自热式氨分解反应器可节省催化剂使用量50%以上，减少火用损失58%以上，降低运行费用65%左右。
03 “氨-氢”燃料电池系统集成技术
实现在线氨制氢与氢氮混合气体燃料电池高效集成耦合，在业界率先设计研发3kW级“氨-氢”燃料电池发电系统并实现中国铁塔4G基站连续稳定运行1000小时以上，该设备应用于基站，每千瓦时降低燃料成本40%，每兆瓦时减少碳排放0.65吨。
2. 转换方法及流程
福州大学
2022年2月28日，福州紫金氢能科技有限公司（以下简称福州紫金）在福州成立。紫金矿业集团有限公司以现金出资2亿元（占股75%），福州大学资产经营有限公司以专利出资5334万元（占股20%），北京三聚环保新材料有限公司以专利出资1333万元（占股5%）。2022年11月22日，福州大学、北京三聚环保新材料有限公司、福州紫金签署19项专利（专利申请权）转让协议，转让总金额3000万元，其中福州大学转让2795万元。
3、利润分配
福州大学
成果转化典型案例
“氨-氢”技术转化项目
根据《福州大学横向合作与科技成果转移转化管理办法（试行）》，18项专利投入所取得的股权及收益70%奖励给研发团队，研发团队所取得的股权由其全体成员或代表直接持有；30%由学校资产经营有限公司代为持有，学校与研发团队主要成员所在的二级单位按2：1的比例分配。19项专利（专利申请权）转让所取得的货币收益，学校从收到的免税资金中提取10%作为管理费，其余资金由研发团队按照《福州大学横向项目合作经费管理办法》用于人员费用、材料费用等。
4.经济和社会效益
福州大学
复旦紫金成立后，在国家“双碳”战略目标下，发展氨氢能源载体，开创了氨氢能源零碳循环产业路径，拓展了安全高效的低温工业氨分解制氢装备、“氨现场制氢”加氢站成套技术、“氨氢”燃料电池电站、“氨氢”燃料电池公交车等氨氢能源应用场景，为福建省加快推进绿色高质量发展、提高科技创新能力、优化产业结构、丰富产业格局贡献新的“紫金”“复旦”力量。
安全高效的低温工业氨分解制氢装置
在电子冶金、化工、机械等行业有着广泛的应用场景，该技术已在多家大型钢铁、铜带制造公司应用，其中为紫金铜业铜锭生产提供稳定运行2300多小时/h级氢氮保护气。该技术每生产1亿标准立方米氢氮保护气，可节能2000万度电。目前国内市场有近10万套工业氨分解制氢装置仍采用高温催化剂和反应器，若通过技改等手段更新为安全高效的低温氨分解制氢装置，预计每年可节能320亿度电，仅电费一项就可减少数百亿元。 该技术可大幅缓解传统保护气发生器耗电量大、能源效率低、氨气排放等问题，有助于推动电子冶金、化工、机械等行业降低单位GDP能耗，促进高质量发展。
“现场氨制氢”加氢站成套技术
不仅无碳排放，符合“双碳”战略倡导的绿色环保低碳目标；且制氢过程耗电低（7.5kWh/kgH2，不含净化、压缩阶段），制氢成本对站内电价不敏感，对不同电价区域适用性好。氨制氢成本主要受原料氨价格影响，未来随着可再生能源合成氨技术的大规模推广，原料氨成本将大幅降低，预计在可再生能源电价低于0.2元/kWh时，绿色氨成本可低于2700元/吨氨，且随着可再生能源发电规模的扩大，其经济性优势将越来越明显。 2022年8月19日，福大紫金依托低温氨现场制氢纯化一体化装备技术，联合中石化销售公司、雪人股份有限公司在福州长乐启动全国首个氨现场制氢加氢一体化站示范项目，标志着规模化氨制氢加氢技术进入应用示范阶段。预计2025年该技术年产值将突破100亿元，2030年预计每年可减少二氧化碳排放5600万吨。
“氨-氢”燃料电池发电站
该技术与汽柴油发电/发电相比，可降低燃料成本40%，实现每兆瓦时碳减排0.65吨；噪音（dBA/7m）较柴油机组70dB大幅降低；排放仅为N2和H20。2022年2月13日，福达紫金研制的3千瓦氨氢燃料电池电站正式交付中国铁塔龙岩分公司并稳定运行，实现了氢气即用、安全高效发电，解决了氢气储运问题，并具有噪音低、续航时间长等综合优势。该设备若成功推广应用，将为国内10%的通信基站和数据中心提供应急电源，经测算每供电一天，可节省燃料成本6000万元，实现碳减排3.9万吨； 若应用于我国10%的大型矿井，预计年可节省燃料费用400亿元，预计实现年减排碳2700万吨。
“氨-氢”燃料电池客车
具有加氢时间短、续驶里程长、安全高效、节能环保等多重优势。2023年1月6日，福大紫金与厦门金龙公司联合打造的全国首辆“氨-氢”燃料电池客车在福州大学首发，实现了氢能汽车即用即用，并采用了先进的整车结构、全天候实时安全监控系统和可靠的氢气供应安全保障系统，为氨氢能源在车用燃料电池领域的商业化提供了重要的技术路径。该设备若成功推广应用，若应用于我国10%的柴油商用客车，预计每年可节省燃料费用49亿元，减少碳排放近450万吨。若进一步覆盖我国10%的重型卡车和船舶，预计每年可节省燃料费用280亿元，预计每年可实现碳减排7100万吨。 该设备有望突破氢能产业链中氢气储运难的瓶颈问题，为解决我国氢能及燃料电池产业“卡脖子”问题提供符合我国产业结构特点的安全可行解决方案。