浦项制铁的挑战：氢工业的未来

去年，浦项制铁宣布将实现“碳中和”2050战略。应对气候变化已经成为人类最大的挑战，浦项制铁表示其领导碳中和的意愿是一项具有开创性的宣言，但是，钢铁工业中碳排放是不可避免的。

一个基于大型熔炉生产系统的亚洲钢铁公司首次正式宣布碳中和计划，这似乎是一个非常具有挑战性的目标。然而，碳中和以应对全球气候危机正在成为全球规范，它可以是一个积极应对的有利战略。现在世界各国已经宣布将在本世纪中期达到碳中和，并已开始制定具体政策。韩国去年也宣布了2050碳中和的国家愿景，目前正在制定切实可行的战略和措施。

浦项制铁通过培育氢产业实现碳中和战略

从钢铁工业的角度来看，钢铁工业消耗大量的能源，使用绿色氢（仅使用可再生能源生产的氢气）的碳中和战略被认为是具有挑战性的，但意义重大。韩国代表性钢铁公司浦项制铁（POSCO）去年12月宣布了它的愿景，目标是到2050年建立一个500万吨的制氢系统，以开创氢业务，这是一种未来清洁能源，具有引领脱碳时代的意义。



浦项制铁已开始着手实施这一愿景。去年浦项制铁决定与澳大利亚铁矿石公司FMG合作，开展利用可再生能源的绿色氢业务，从今年开始，浦项制铁决定与国内领先的研究机构签署业务协议，以促进氢领域的研究合作，切实确保氢业务能力。浦项制铁随后与世界第一大海上风电公司丹麦Orsted签署了一份谅解备忘录，以供应海上风电场建设所需的钢材，并参与利用风力发电生产绿色氢气，同时准备与韩国现代汽车公司（SK）举行韩国H2商业峰会，浦项制铁已开始着手实施这一愿景的措施。去年浦项制铁决定与澳大利亚铁矿石公司FMG合作，开展利用可再生能源的绿色氢业务，从今年开始，浦项制铁决定与国内领先的研究机构签署业务协议，以促进氢领域的研究合作，切实确保氢业务能力。浦项制铁随后与世界第一大海上风电公司丹麦Orsted签署了一份谅解备忘录，以供应海上风电场建设所需的钢材，并参与利用风力发电生产绿色氢气，同时准备与韩国现代汽车公司（SK）举行韩国H2商业峰会，以及国内公司参与的Hyosung Group。




氢工业与钢铁工业密不可分

浦项制铁之所以在氢气行业如此活跃，是因为氢气与钢铁行业密切相关。首先，在生产部门，浦项制铁目前的年产能为7000吨氢气，使用焦炭生产过程中产生的副产品气（COG）和天然气，并提取约3500吨副产品氢气，以控制温度和防止钢铁生产过程中的氧化。从长远来看，该公司正在开发一种技术，将“氢还原钢”方法商业化，这是一种不排放碳的钢铁生产方法。这项技术是世界上没有其他钢铁公司将其商业化的梦幻技术，浦项制铁已经将与氢还原钢最接近的独立炼钢技术FINEX技术商业化，并稳定运行了近15年。

FINEX技术以氢气作为25%的还原剂。基于这一先进技术，浦项制铁计划通过逐步提高运行中的第二流化还原炉的氢浓度来开发氢还原钢。



与此同时，制氢工业成为对特种钢材的新需求。适合各种应用的钢材料的开发和供应对氢工业的发展至关重要，例如用于氢气运输的专用高压钢管、用于液化氢储存的低温钢、，水电解分离器和燃料电池分离器具有优异的耐腐蚀性和导电性，以及海上风力发电机用具有优异耐腐蚀性的特殊钢。浦项制铁已开发出世界上第一种氢燃料电池分离器用钢产品，并具备制氢和使用氢所需的能力，例如向韩国生产的氢动力汽车提供氢动力。与此同时，氢工业成为对特殊钢材料的新需求。适合各种应用的钢材料的开发和供应对氢工业的发展至关重要，例如用于氢气运输的专用高压钢管、用于液化氢储存的低温钢、，水电解分离器和燃料电池分离器具有优异的耐腐蚀性和导电性，以及海上风力发电机用具有优异耐腐蚀性的特殊钢。浦项制铁已开发出世界上第一种氢燃料电池分离器用钢产品，并具备制氢和使用氢所需的能力，例如为韩国生产的氢动力汽车提供氢动力。


2016年在北美国际车展上，浦项制铁的展位上展示了由浦项制铁不锈钢制成的燃料电池分离器Poss470FC。

绿氢的重要性

对于碳中和，重要的是利用氢基炼钢技术开发氢，并稳定地以不适当的价格排放不排放碳的绿色氢。氢足够丰富，占宇宙质量的75%，但氢气在地球上非常稀有。因此，人类从容易获得的含有氢原子的化合物中提取和使用氢，即水（H2O）或化石燃料。从碳氢化合物化石燃料中生产氢气成本低廉，但不可避免地会产生二氧化碳（CO2），需要碳捕获和储存（CCS）技术来去除二氧化碳。CCS仍然很昂贵，而且在陆地面积较小的韩国，要确保储存地点的安全并不容易。

另一方面，使用可再生能源发电的水电解氢不排放碳，但其生产成本仍然很高。尽管近年来可再生能源发电的成本已大幅降低，但韩国土地面积小，风力环境差，由于确保居民接受和复杂的许可证发放，其发电成本高于主要国家。需要做出开创性的努力来降低可再生能源发电的成本。




为了经济地保护不排放碳的绿色氢或蓝氢，有必要积极考虑在生产成本较低的情况下将其固定在国外。根据最近的研究，预计在澳大利亚、美国和中东地区将以低廉的价格生产氢气，那里的土地面积大，自然条件好。方法是从这些地区进口氢气，或直接投资于可再生能源发电和氢气生产。液化对于减少进口氢气的体积至关重要，将其转化为氨的方法现在被认为是最经济的方法。浦项制铁最近努力确保氢业务能力，包括开发环保氨应用技术，这似乎是恰当的。




各国对2050年绿色氢贸易的预测。（来源：彭博社NEF，氢经济展望，2020.3.30）

只有各方企业联合起来，共同努力，才能确保实现碳中和。在这其中，政府的角色尤为重要，政府的主导作用有利于建立一个工业生态系统。因此政府需要积极扩大与氢相关的研发投资，并为私人研发投资提供减税等激励措施。此外，政府应提供支持性计划而非监管，以促进氢相关公司之间的交易，并建立绿色氢和低碳电力供应基础设施和灵活的市场体系。