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液氢“乘风而起”

日期:2022-01-04    来源:高工氢电

国际氢能网

2022
01/04
09:03
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关键词: 氢能战略 氢气存储技术 氢液化设备

国家氢能战略加速推进,液氢迎来向好发展势头,原来在民用领域几乎为空白的状况正逐步好转。

液氢是一种深冷的氢气存储技术。氢气经过压缩后,深冷到21K以下使之变为液氢,然后存储到特制的绝热真空容器中。常温、常压下液氢的密度为气氢的845倍,液氢的体积能量密度比压缩贮存高。长期以来,国内液氢主要用于航天和军工领域,民用液氢推进缓慢,氢液化设备也主要由美国空气产品、普莱克斯、德国林德等厂商提供。

随着国内氢能兴起,这一局面在慢慢得以改观,体现在两方面:1、民用液氢领域现已汇聚了中科富海、航天101所、国富氢能、鸿达兴业等一批优秀机构和企业,在相关技术上屡获重大突破;2、国家已发布液氢生产、贮存和运输的国家标准,这使液氢民用有标可依,实现了我国液氢产业民用领域标准零突破,为液氢进入市场化发展提供重要支撑。

液氢项目持续推进,技术实现新突破

在国家政策的支持下,燃料电池汽车示范推广提速。在全国大力发展氢能的风口下,2021年我国液氢产业也迎来新的突破。 

2021年2月,上海重塑、佛燃能源、国富氢能、泰极动力签署协议在佛山合作推进“液氢储氢加氢站项目”;6月,呼和浩特首个万吨级绿色液氢能源项目-空气产品久泰高效氢能综合利用示范项目正式签约;9月,清华联手北汽福田的全球首辆35吨级、49吨级分布式驱动液氢燃料电池重型商用车成功问世,顺利通过综合测试。紧接着,中太海事技术(上海)有限公司船用液氢储存技术实现突破,已掌握液氢薄膜围护系统技术,同时薄膜型液氢储运模拟舱已完工。

除氢能企业之外,“国家队”凭借其长期以来探索液氢在航天和军工方面的应用经验,也不断取得技术突破。4月,由财政部支持,中国科学院理化技术研究所承担的“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”项目通过验收及成果鉴定,相关技术已达到国际领先水平。

2021年6月,北京航天试验技术研究所成功完成国内首例车载液氢瓶火烧试验,实现了液氢储存领域的突破。航天六院101所作为国内液氢领域的中坚力量,7月于甘肃定西市开展液氢工厂项目的建设,10月该项目举行了奠基仪式。

近日,河北省承德市与河北建设投资集团、中国航天科技集团氢能工程研发中心签署《关于共同推进“国家能源氢能与可再生能源协同技术研发中心”国家级能源创新平台的合作框架协议》。中国航天科技集团氢能工程研发中心主任谭永华表示,作为中国液氢行业的开拓者、引领者、标准制定者,将为承德提供氢能基础设施发展的系统解决方案,为承德成为京津冀绿色能源和绿氢输出地作出努力。

整体来看,2021年以来,液氢项目数量在显著增多;液氢技术方面,此前长期制约液氢发展的液氢制冷、储存、加注技术均有了新的突破,尤其船用液氢储存技术迎来新发展,为未来相关技术投入船用打下了良好基础。

企业为什么重视液氢?

液氢呈现出良好的发展势头,主要有三大原因:其一,液氢可解决氢能供需错配问题。我国是产氢大国,可以充分保证氢燃料电池产业所需的氢源,但供氢端与用氢端存在严重的地域不平衡问题。

常见的氢气输送主要有几种方式:高压气态运输;管道输送;低温液氢输送;固体或液体储氢运输。目前,高压气态储运是最常见的氢气储运方式。相较于高压储运,液氢储运具有运输成本低、氢纯度高、计量方便等优势,更适合大规模部署和输运。

其二,国家层面持续探索液氢标准的制定,为液氢市场化、产业化指明了发展方向,坚定了企业试水液氢的信心。今年5月,市场监管总局(国家标准委)最终批准发布了《氢能汽车用燃料液氢》、《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输技术要求》三项国家标准,将于11月1日起实施。

三项液氢国标主要从液氢技术指标要求、取样和分析方法、液氢生产系统组成和技术要求、液氢贮罐的设置、罐车和罐箱的运输等多个方面进行了规定,目的在于引导和规范我国液氢健康、有序发展。

其三,氢能领域对大规模的制、储、运、用有了更高的需求,迫使原供应体系加速进化升级。这种背景下,液氢的产业化、商业化价值步入大众视野,企业开始把目光转到液氢上来。

在挑战中“迎难而上”

目前,国内致力于液氢技术开发和推广的企业及科研机构有:中科富海、鸿达兴业、国富氢能、航天101所等,他们的持续努力为推动国内液氢迈入发展新阶段起到了很大作用。需注意的是,国内液氢发展仍存在诸多挑战。

从政策端来看,液氢尚未能实现合法商用,相关的政策法规还不完备。从供应端来看,民用液氢相关配套设施,包括运输用的槽车、液氢加注系统都还未成熟,实际建成成果较少。

从产品端来看,下端应用的液氢大巴、重卡、船舶都尚未实现投产。基于以上条件限制,当前国内液氢发展还处于前端制液氢、氢液化研发阶段,要真正实现示范应用,还需完善整条产业链。

成本方面,氢气液化成本较高,液化过程需消耗大量能源,液氢储存成本也高,其安全性、可靠性需要全面保障。运输储存方面,液氢的蒸发问题也同样棘手,比如氢燃料车未运行的状态下,氢燃料也会自然减少。液氢民用需要规模化,规模化才能带来降成本。

“当前国内液氢发展还处于示范阶段,国产化技术还未经过长期运行,其可靠性、经济性尚未确定。究其原因,国内液氢此前缺乏应用场景,没有民用的需求,涉足行业的人士不多且相关技术经验缺乏。”中科富海宁永强表示。

发展一个新兴产业,需要有战略耐心。虽然液氢发展“道阻且长”,但其自身具有的明显优势,在多方力量加持下,未来液氢的崛起只是时间问题。

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