燃料电池产业化-加氢基础设施不足 氢瓶制约氢气

科技前沿 2019-06-26 13:47:02 168

  我国燃料电池工业化:加氢根底设备尚缺少,氢瓶约束氢气储运

  2019年,我国第一次将氢能归入《政府作业报告》,提出“推动充电、加氢等设备建造”。地方政府和企业探究氢能工业开展,构成以北上广为中心的京津冀、长三角、珠三角等首要氢能工业集群。

  虽然我国氢源丰厚、新动力轿车工业开展根底杰出,但在制氢、运氢、储氢和加氢方面,氢燃料电池工业仍面对根底设备缺少、技能瓶颈、政策法规不完善等问题。

  我国氢能联盟专家委员会主任、同济大学校长助理余卓平日前在广州举行的“2019全球新动力轿车首领峰会——新动力轿车动力革新论坛”上表明,上游氢能供应链与下流氢能运用工业配套规划不同步,缺少清晰规范的加氢站建造批阅流程,加氢成为燃料电池轿车开展的最大瓶颈。另一方面,在制氢上,现在法规要求制氢厂需坐落化工区,导致运送本钱约束了制氢加氢合建站的开展。

  中科院院士、清华大学学术委员会副主任欧阳明高曾以为,氢能现在遇到的应战是氢的储运,包含车载贮存和车下的储运,需求找到一个经济、高效、可行的储运形式。

  现在车载储运干流技能是国外从燃料电池轿车开展中优选出来的高压气氢,也便是70兆帕四型高压储氢瓶。但我国尚无这方面的老练产品和相关规范法规。“从规范来看,我国只答应运用三型瓶,大部分燃料电池车用的是35兆帕储氢瓶,续航路程大打折扣。”余卓平表明。

  运氢上,北京低碳清洁动力研究院新动力中心助理主任何广利在论坛上介绍,国外的长罐车答应运用三型瓶、四型瓶运氢,压力可达55兆帕,但国内只可用20兆帕的一型瓶。压力越低,氢的运送量越小,运送往复次数就越多,运送本钱添加。

燃料电池产业化-加氢基础设施不足 氢瓶制约氢气储运

何广利

  氢能:可供热、发电、用作交通燃料的“零碳排放”燃料

  氢具有分散速度快、易燃等特色,单位质量的氢彻底焚烧时所放出的热量高居各种燃料之首,为液化石油天然气的2.5倍,汽油的3倍。氢能可供热、发电,用作交通燃料。

  比较于碳排放压力大,电力不灵敏,可再生动力存在弃风、弃光现象,氢是真实的“零碳排放”燃料,氢气和氧气反响终究只生成水。它是电、热、气之间转化的前言,用可再生动力电解水制氢还可完成动力消纳与存储。

  我国氢能联盟专家委员会主任、同济大学校长助理余卓平介绍,我国是第一产氢大国,现在有2500万吨氢气,工业副产制氢、化石燃料制氢、弃风弃光弃水电解水制氢等多种制氢方法在我国都存在。其间,煤制氢的本钱现在最低,未来弃风弃光电解水制氢到达必定规划后,可完成一公斤氢气40元,这与现在油车用油价格适当。

  上一年10月发布的《我国氢动力及燃料电池工业开展研究报告》显现,到2050年,氢能在我国终端动力系统中将至少到达10%。在交通范畴里,保存估量到2050年,氢燃料电池轿车将掩盖15%的乘用车和50%的商用车。

  余卓平以为,煤炭带动了蒸汽机的开展,石油带动了内燃机的开展,氢能必定会带动燃料电池工业的开展。

  氢燃料电池是氢与氧发作化学反响而非焚烧,将化学能转化成电能的设备,终究产品只要水。中科院大连化学物理研究所研究员、我国工程院院士衣宝廉曾说到,氢燃料电池车和一般燃油车的结构十分类似,仅仅把燃油车的油箱换为储氢罐,把燃油车的内燃机换为燃料电池的电动机。

  能够把氢燃料电池车看作是自带氢燃料发电机的电动车,但与电动车充电不同,氢燃料电池车的加氢进程与燃油车的加油进程类似,加一次氢一般需3-5分钟。

燃料电池产业化-加氢基础设施不足 氢瓶制约氢气储运

余卓平

  加氢根底设备缺少,缺少清晰规范的加氢站建造批阅流程

  从全球来看,日本氢燃料电池工业开展走在前列。1993年,日本启动了以氢能为中心的国际动力网项目,是最早系统指定氢能开展规划的国家。21世纪初,日本政府将氢能与燃料电池工业作为国家战略要点规划,在运用范畴、根底设备、技能研制、运用终端财政补贴、民众教育、规范法规等范畴布局。

  欧美国家也跟上脚步,欧盟加氢站根底设备建造现在进入高潮期,美国燃料电池分布式动力、燃料电池叉车等范畴的商业化运用处于全球抢先。

  在我国,2014年,国务院办公厅印发《动力开展战略行动计划(2014-2020年)》,将氢能与燃料电池列入“20个要点立异方向之一”。2018年5月,国务院总理李克强观赏了坐落日本北海道的丰田轿车工厂,并调查了氢燃料电池车Mirai。本年我国第一次将氢能归入《政府作业报告》,提出“推动充电、加氢等设备建造”。

  虽然我国氢源丰厚、新动力轿车工业开展根底杰出,但因为起步晚,在制氢、运氢、储氢和加氢方面,氢燃料电池工业仍面对根底设备缺少、技能瓶颈、政策法规不完善等问题。

  “第一大难题便是根底设备不完整,很少有加氢站,现在建站规范法规不健全,没有同意部分,不知道哪一个部分管,因为我国对氢不是作为动力管理的。”余卓平表明,上游氢能供应链与下流氢能运用工业配套规划不同步,缺少清晰规范的加氢站建造批阅流程,加氢成为燃料电池轿车开展的最大瓶颈。另一方面,在制氢上,现在法规要求制氢厂需坐落化工区,导致运送本钱约束了制氢加氢合建站的开展。

  揭露材料显现,到2018年末,全球加氢站数量达369座,其间日本96座,德国60座,美国42座。我国23座,占比为6%,同欧美和日本发达国家比较依然存在距离。

  到现在,上海、佛山、武汉、如皋等地清晰了加氢站建造的主管部分及批阅流程,但国家对此却仍无明文规定。北京低碳清洁动力研究院新动力中心助理主任何广利表明,也正因而,加氢站建造批阅特别难,为规范健康开展,这需求一个清晰的对口单位。

  除清晰氢能归口主管部分、让加氢站建造批阅有组织可找,因为氢能在政策法规上仍属危化品,现在没有作为我国动力系统的组成部分,余卓平呼吁,应将氢定位为动力,氢能与燃料电池的开展应氢能先行。

  氢瓶约束氢气储运,需找到经济、高效、可行的储运形式

  “燃料电池问题不大,技能将会老练。氢源问题也不大,现在经济可行的氢源能够来自1000亿度的弃风弃光弃水,还有800万吨的副产氢,氢源没有问题。”中科院院士、清华大学学术委员会副主任欧阳明高曾表明,氢能现在遇到的应战是氢的储运,包含车载贮存和车下的储运,需求找到一个经济、高效、可行的储运形式。

  从储氢上看,车载储氢技能是氢燃料电池车开展的要害,直接影响燃料电池车的续航路程和本钱。“我国燃料电池轿车续航路程怎样只要三四百公里,而国外能够做到六七百公里?实际上这里边很大的约束就在于我国氢瓶运用的规范法规上。”余卓平表明。

  燃料电池车载储氢技能首要包含高压气态储氢、低温液态储氢、固体储氢和有机液体储氢。其间,高压气态储氢因为技能老练、本钱低,成为当时首要储氢方法。车载储氢瓶的品种包含纯钢制金属(一型瓶)、钢制内胆纤维环绕(二型瓶)、铝内胆纤维环绕(三型瓶)和塑料内胆纤维环绕(四型瓶)等,不同类型的储氢瓶,作业压力、储氢密度、本钱等均不同。

  一型瓶、二型瓶过重、储氢少,若用作车载供氢,燃料电池车跑不远。现在车载储运干流技能是国外从燃料电池轿车开展中优选出来的高压气氢,也便是70兆帕四型高压储氢瓶。但我国尚无这方面的老练产品和相关规范法规。“从规范来看,我国只答应运用三型瓶,大部分燃料电池车用的是35兆帕储氢瓶,续航路程大打折扣。”余卓平表明。

  从运氢上看,现在国内也无专门的氢气长输管道和配送管道规范,因而首要依托氢气长保管拖车运氢。何广利介绍,国外的长罐车答应运用三型瓶、四型瓶运氢,压力可达55兆帕,但国内只可用20兆帕的一型瓶。因为压力越低,氢的运送量越小,运送往复次数就越多,运送本钱添加。

  车下的储运,除气氢以外,还有固态和液态氢气。不过,现在没有找到干流的固态储运技能。而液氢储运技能是未来的开展方向,液态氢的密度是气态氢的845倍,相同体积的容器,能运送液氢的分量比气氢更多。

  液氢技能早在上世纪70年代就已有研制,用于长征三号火箭第三级推动剂。不过,液氢的军用和民用仍有差异,国内现在尚缺少液氢运送规范;氢气液化的费用贵重、耗能较高、易欢腾汽化等问题也需求处理。