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低压储氢能否成为氢能车发展突破口?

2019-07-11 11:08
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汽柴油可以,天然气可以,氢气可以吗?在公众眼里,氢气作为汽车燃料是非常危险的,国家也将氢气列为危化品进行管理,储氢、加氢、用氢每个环节都存在安全隐患。另一个不为人知的事实是,氢燃料电池以及氢气储存、加注设备的不少关键零部件都需要依赖进口,国产同类水平产品价格偏高,一定程度上也制约了氢燃料电池车的普及与推广。不过,现在有一种“低压储氢技术”黑科技,或许能加快氢燃料电池汽车来到我们身边。

7月8日,全球首座低压加氢站(非商业运营)在辽宁省葫芦岛市兴城市揭幕,现场展示了低压储氢技术关键部件、加氢全过程以及车辆运行情况,吸引了中国工程院院士郭孔辉、中国工程院院士徐志磊、中国科学院院士都有为三大院士驻足体验。

不同于南阳“水氢发动机”的炒作,此次低压储氢技术的展示将整个系统的关键部件、每项试验数据和技术思路都拿出来公开交流讨论。主要合作方,包括国家相关部门、地方政府领导都站出来正面交流。兴城市人民或将率先坐上低压储氢燃料电池公交车。

为加氢站节约2/3建设成本

氢燃料电池汽车相比纯电动汽车在续驶里程、充电时长、低温性能方面有明显优势。国内大力推动氢燃料电池产业发展,但真正上路运营的氢燃料电池车数量并不多,其中一个难点就卡在高压储氢技术的安全性上。

目前,国内氢燃料电池汽车采用的是35mpa的气态压缩氢气,未来将会向欧美正在推广的70mpa压力看齐,这意味着槽车将压力为20mpa的氢气运输至加氢站后,需通过加氢站内增压设备多级加压后才能加入到氢燃料电池车35mpa压力的储氢瓶中。

这一过程中,一直处于高压状态的氢气容易出现泄露,有任何电火花都可能引起爆炸。而我们今天介绍的车载低压储氢罐,储氢压力仅有5mpa,安全性更高,可以替代布置于氢燃料电池车顶上的巨大高压圆柱形储氢瓶,同时使得加氢站免去了氢气增压、高压加注、高压储存设备的投入,从而也减少了对增压、加注设备关键零部件进口的依赖。

在加氢站投入成本上,低压加氢站优势非常明显。目前,日供应能力500kg氢气的高压加氢站仅建站投入就达1200-1500万元(不含土地费用),占地面积约3000平方米,如果采用全套进口设备价格会更高,每天仅可满足30-40辆氢燃料电池公交车的氢气需求。而低压加氢站仅需不到400万元的投入,占地面积仅为300-500平方米。

“充电”20分钟,续驶300公里

我们乘坐的展示公交车上,已经没有了其他氢燃料电池车的高压储氢瓶,被体积较小的低压储氢罐替代。车辆外观与普通公交车一样,驾乘感受与一般纯电动公交车无异。

不过,低压储氢技术并非没有劣势。

与氢气压缩至高压气态乃至液态的储存形式不同,低压储氢是通过金属粉末(特定合金成分)吸附的方式将氢气储存在重量较大的金属罐体中。储存同等质量的氢气,低压储氢罐虽然体积只有高压储氢瓶的三分之一,但重量却增加不少。

在气耗方面,应用低压储氢技术的车辆比高压版本车型高出约0.3kg/100km,实际气耗在4.0-4.3kg/100km,处在可接受的经济运行区间;加氢15kg用时约20分钟,可满足车辆300km以上的运营里程需求。由于系统质量较大,低压储氢技术短期内不适合在乘用车领域推广,卡客车、工程机械有着更好的应用场景。

此外,即将推向市场的低压储氢合金材料虽然经过了成本和循环寿命要求的多方考量,但确实存在重量储氢密度偏低(≤2wt%)的缺点,且吸放氢过程伴有一定的热效应产生和平台压力的变化,通过对新材料的进一步优化,下一代产品在重量储氢密度上会有所提升。

相对而言,低压储氢罐价格仍然较高,同等储氢量下要比高压储氢瓶贵出约20万元,未来若可规模化发展,成本或大幅下降。值得注意的是,从低压储氢技术所需的金属成分的提取到储氢罐的生产,全部过程都可实现国产化,合金材料也可回收再利用。

产业化是最终目标

“我们面临的是如何让氢能利用开发更好更快的产业化,否则发展氢能就没有任何意义了。”中国工程院院士郭孔辉的评价更加贴近市场。

技术的创新永远无穷无尽,但产业化要受制于多种条件。低压储氢技术距离真正市场化推广还有一段距离,更需要国家和地方政府的正确引导与支持。在葫芦岛市人民政府市长王力威看来,氢能源是一个很尖端的话题,这个产业仍是刚刚起步,引进创新技术的目的是要谋求实用化、应用化、产业化。

在本次活动期间,辽宁佳华新能源与葫芦岛新奥燃气、航锦科技分别签订了加氢站建设战略合作框架协议、高纯度氢气供应战略合作框架协议;佳华利道与深圳市新能源车辆应用推广中心签订了低压合金储氢式氢燃料电池车辆应用推广框架合作协议;兴城市人民政府与绿航星际签订了氢能源研发战略合作协议。

这些协议的签订标志着地方政府和企业对氢能应用全面发展的决心,也提高了低压储氢技术产业化发展的成功概率。

编辑有话说:

发展氢能产业是为了改善我们赖以生存的环境,减少污染排放,降低我国对石化能源的依存度,但要实现这个目标,氢的利用必须规模化。在汽车产业,无论是气态高压储氢技术还是此次正式对外亮相的低压储氢技术,都必须将安全性放在第一位。

从循环经济角度看,无论何种储氢方式、电堆产品都会面临材料的回收与再利用,氢能在汽车产业大规模发展之前,我们就应该做好这些准备。氢能社会看似遥远,但或许就在明天!

作者:鲍彬斌

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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