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作为清洁氢（低碳氢），利用可再生能源电解水制取的绿氢，以及捕获化石燃料制氢过程中产生的二氧化碳（CO₂）的蓝氢都非常有名，但还有一种将铝浸泡在水溶液中提取氢气的方法。日本Alhytec株式会社（富山县高冈市）开发出从铝废料中回收铝并高效提取铝氢的技术，以实现废物与能源的本地化生产和消费为目标，致力于在日本北陆地区建立自立分布式氢能社会。

聚焦废弃铝的再利用

铝在制造、运输和废弃过程中都会排放CO₂。在传统的铝回收过程中，会产生20%～30%含有较多杂质的铝渣，目前通常都是焚烧处理。虽然铝行业在回收利用方面取得了进展，回收的铝通常被重新制成再生铝锭，但要直接使用回收铝依然很困难的，需要与高纯度的新铝混合使用。

Alhytec公司的用于制氢设备的原料铝来自生活垃圾，例如铝罐、包装材料和纸盒，以及工业废料，例如生产废料和碎屑。Alhytec公司开发了一种能够从难以回收的镀铝纸容器中分离纸张的纸浆型分离机，可以将纸容器分离成纸浆和镀铝塑料。回收的纸浆可以回收再利用，制成卫生纸等产品；随后将镀铝塑料投入该公司开发的干馏铝回收设备中，通过加热分解去除附着在铝上的塑料，生成可燃气体并燃烧将其用作热能，从而提取出去除塑料后的高纯度铝。

纸浆型分离机（由Alhytec公司提供）

干馏铝回收设备（由Alhytec公司提供）

利用这些设备回收的铝以及易拉罐、铝箔、边角料等作为原料，通过制氢设备制造氢气。如以下化学方程式所示，铝与水反应生成氢气。但在通常情况下，铝表面会形成一层氧化铝膜，不会与水直接反应，也不会生成氢气。为此，需要使用氢氧化钠水溶液等碱性溶液来破坏氧化膜，以促进铝与水的反应。Alhytec公司开发了一种以氢氧化钠为基础的特殊水溶液，能够高效地生产氢气。只需将铝浸入水溶液即可生成氢气，无需使用电力或热能等能源。在反应过程中，也不会排放CO₂。每投入1千克（kg）铝即可生成0.11kg的氢气。这足以使最新型燃料电池发电2千瓦时（kWh），也能让氢燃料电池汽车（FCV）行驶20公里（km）（根据该公司的估计）。

•2Al+6H₂O→2Al(OH)₃+3H₂

除了满足客户需求的按需固定式制氢设备外，该公司还开发了一种可移动的“E-Kozo”便携式制氢设备。E-Kozo即使在无电场所也能使用，并可在常温常压下安全运输。反应溶液（水溶液）不属于毒性物质，也无需高压气体生产安全员。通过去除杂质，使用过的反应溶液可以重复使用约100次。该公司还在开发提升便利性的“E-Kozo SMART”，例如铝自动投放功能等。由于设备内无法储存氢气，因此预计本地生产和消费，例如通过燃料电池发电进行通信等比较小规模的应用。

固定式制氢设备（由Alhytec公司提供）

E-Kozo（由Alhytec公司提供）

通过副产品收入降低引入成本

在铝氢的制造过程中，会生成氢氧化铝作为副产品。由于氢氧化铝可用作工业原料，可通过出售获得收入，抵消并降低制氢成本。1kg铝发生反应可生成0.11kg氢气和2.9kg氢氧化铝。虽然单价会因质量和用途而异，但每公斤氢氧化铝的售价可超过100日元（约4.45人民币）。

低品质氢氧化铝可用作絮凝剂，而高品质氢氧化铝则可用作医药品。研究证实，作为制氢设备副产品产生的氢氧化铝也可作为用于墙纸和汽车座椅的阻燃剂的原料。据Alhytec公司称，最近有人咨询该材料是否可以用作人造大理石的原料（见表）。目前，人们对氢氧化铝的需求正在增加。原因可能是美国大型铝生产商Alcoa关闭了位于澳大利亚西部的氧化铝冶炼厂而导致的供应不足。此外，也有顾客希望购买通过环保方式生产的氢氧化铝。

铝通常由铝土矿制成，但精炼过程中需要大量电力，成本高昂，而且在制造过程中会排放大量CO₂。另一个问题是，在制造中间产品氢氧化铝或氧化铝的过程中，作为副产品产生的铝土矿残渣（赤泥）会造成环境污染。如果能够将制氢过程中产生的副产品氢氧化铝进行回收再利用，并如图所示重新投入到铝的生产工序中，则有望减少CO₂排放以及通过减少赤泥产生来减轻环境污染。

图：铝的制造工艺及回收的氢氧化铝的再投入

将铝作为氢运输的载体

与其他制氢方法相比，铝氢的另一个优点是可以使用易于运输和储存的铝作为氢载体。虽然氢气的能量密度按重量计算高达33.3kWh/kg，但按体积计算只有天然气的三分之一左右，与汽油相比仅有约2900分之一的热量。因此，为了高效地运输和储存氢气，需要采取高压或液化等措施。在运输和储存过程中，需要特殊的设备和基础设施，因此成本较高。对于铝氢来说，由于只需运输和储存回收的铝废料，并在需要时制造所需量的氢气，因此可以保持较低的运输和储存成本。

相反，铝氢的缺点是，如果不持续投入作为原料的铝，就无法连续制氢。因此，其不适用于面向电网的大规模发电用途等。例如，运行一台输出功率为320kW的氢气发动机发电机所需的氢气量为每小时270标准立方米(Nm³)。根据Alhytec公司的估算，如果使用铝氢制造这些氢气，则每小时大约需要投入270公斤铝。铝氢的适用范围包括：工厂等场所的替代热源（氢气燃烧器、锅炉）、利用燃料电池等的备用电源，以及用清洁电力替代部分制造工艺的用途等。

Alhytec公司于2023年5月在北陆三泽住宅株式会社（金泽市）运营的休闲场所Mont Lac Takaoka完成了一个“温泉套餐”，该套餐使用铝制氢气来加热温泉水。据Alhytec公司称，要加热该温泉每天使用的热水，每小时使用8公斤铝在制氢设备中反应8小时即可制造出所需的氢气。温浴设施的锅炉主要使用来自化石燃料的燃料，Alhytec公司正在推广氢气不排放CO₂的优势，并推动其在全日本的旅馆和大型温泉等场所的引入。Alhytec公司表示，每套温泉套餐系统每年的CO₂减排量可达到738吨。

通过本地生产和消费项目实现商业化

富山县的铝产业得益于水力发电的稳定供电而日趋成熟。虽然现在不再进行铝精炼，但加工行业仍然存在，并且铝加工厂会产生一定量的废铝。特别是细铝（如机械加工过程中产生的铝屑），难以回收再利用，而且与水反应后很容易变成有害物质，因此经常被丢弃。正因如此，其适合用于制氢。从镀铝纸容器等回收的铝也是同样的情况，此前由于回收技术难度高而被丢弃。

铝在全球范围内广泛使用，预计在需要轻质材料来提高燃油效率和电动汽车的续航里程的汽车行业等，其使用量还将进一步增长。尽管全球范围内对铝的再利用以及从中产生清洁能源的Alhytec公司的技术存在需求，但该公司计划首先在北陆地区增加本地生产消费的商业化项目，在确立起可靠的技术后，再向国际市场扩张。除了将其用作上述中小型商业设施和工厂中的替代热源外，该公司还认为，在大量产生铝屑等的汽车零部件制造厂中，预计也会有将工厂内产生的废铝作为原料，逐步将部分制造过程中的热源和电源转化为氢能的需求。

作为未来的愿景，该公司提出了一个构想，即将易于运输的铝作为能源载体在国际上循环利用。其理念是将部分氢氧化铝（铝氢的副产品，也是铝制造原料工序中的中间产品）出口到铝精炼业发达的海外国家，将其还原成铝，再进口回日本，并从那里获取铝氢用作能源。该构想还有望推动国际铝、氢和氢氧化铝供应链的脱碳。

https://www.jetro.go.jp/biz/areareports/special/2024/1002/1b2d9186d9e5b83a.html

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【视角】利用铝氢在日本北陆地区实现自立型氢能社会