对于氢能来说,由于氢的分子小且性质活泼,因此选择合适的储运方式成为极为重要的一环。从目前来看,国内氢能储运中,高压气态较为成熟,低温液态、有机液态、固体材料等多元化储运氢体系正处于示范阶段。
“从整体的发展历程来看,想做好一项能源的存储与运输,最合适的状态是液态。如果为了匹配大规模发展,那最终需要回归到普通货物运输。”中氢源安联合创始人、总裁朱成博士在接受势银能链记者采访时说到。
纵观氢能储运的多种方式,对于液态+普通货物运输,有机液态氢储运方式可行性较高,且有机液态储氢在全球范围内均处于产业示范阶段,并不存在较严重的“卡脖子”现象,因此有机液态储运氢也被称为“中国最有可能弯道超车的氢储运方式”。
目前,随着产业的发展与国内企业的突破,有机液态储氢已有实际项目落地。
卡位产业发展时代,探索更高效的储运方式
公开数据显示,到2050年中国氢气需求量接近6000万吨,在终端能源体系中占比至少达到10%,且随着十四五中长期规划的出台与各级政府的支持,氢能产业转入“快速路”。
为应对快速增长的氢需求与氢能基础设施网络建设的要求,中氢源安(北京)科技有限公司(以下简称“中氢源安”) 应运而生,专注于氢储运技术的研发与推广应用,并与华东理工大学联合成立“有机液储放氢联合技术创新转移中心”,为氢能前瞻技术的快速迭代与应用提供强有力的支撑,实现产学研融合发展。
朱成博士表示:“有机液态储运氢技术属于常温常压氢储运,相对于高压气态氢储运来说安全性优势明显;且在结合了可远距离运输优点的同时还可降低整体能耗;此外液态有机物储氢前后并不属于危化品,仅为普通货物运输,更大程度提升了氢储运的安全与便利度。”
图源:中氢源安
如今,中氢源安已创新性的研发出安全有机液储运氢技术,结合自主开发的储氢设备,可广泛利用可再生资源,将氢能从气态能源转化为液态能源,可实现安全、高效、经济的氢储运。
氢能大规模储运:通过技术创新突破氢能储运重点领域关键技术,研发了安全高效的安全有机液储运氢技术,质量储氢密度度可达6.2%,体积储氢密度可达到62kg/m³,实现了氢能大规模储运。
长时间储氢、长距离运氢:有机液和含氢有机液在非催化剂条件下非常稳定,不受危化品行政审批管理,在一定条件下可实现可逆催化反应,从而可以实现长时间储氢、长距离运氢。
常温常压,实现氢能储运的非危化品属性:所选用的有机液是目前储运氢行业中唯一非危化品材料,具有不易燃、不易爆、不易挥发、无毒等特性,闪点、熔点、沸点都具有相对较高的安全性。
大幅降低能源成本,创造经济产值:高效能催化剂可显著提高储放氢反应速率,进一步降低能耗,有机液可循环使用。该技术可充分消纳大量可再生能源实现多种能源资源的灵活互补,并能做到储氢时使用非贵金属催化剂,大幅降低能源成本,创造经济产值。
朱成博士透露:“在能耗方面,中氢源安自主研发的有机液载体属于导热油性质,且载体本身存在存热性质,可做到余热回收,因此可大幅降低在放氢时升温所需的能耗。”截至目前,中氢源安已申请10余项国家专利,研发人员占比超过60%。
“有机”结合,为产业打一剂“有效止痛”
对于氢能产业来说,氢能储运环节就相当于“咽喉”部位,如何在更安全的条件下提高氢气的有效运输效率,成为当下主要的“发炎点”。
从终端发展来看,目前氢能产业的主要应用场景集中于工业、交通两大领域,其中交通领域的重点除车端外,就是在于加氢站等氢能基础保障设施的建设上。
据实地调研发现,现阶段国内加氢站主要使用高压气态进行氢的储运,但实际上如果加氢站储运高负荷运营状态,则其每天至少需要4~6辆长管拖车运氢,成本升高的同时效率也难以保障。因此选择合适的氢储运方式也将降低加氢站的建设成本与提升其运行效率。
图源:中氢源安
针对此,中氢源安持续开展安全有机液储运氢技术在交通用能端的研究和应用——将安全有机液储氢技术应用在高压加氢站。利用安全有机液储氢占地面积小、常温常压的优势,可大幅减少站内气态氢存储,提升站内安全性。
同时,由于中氢源安自主研发的有机液载体在储氢前后均为非危化品,且载体可回收,使得加氢站氢气购买成本、一次性投资建站成本以及后续的运营维护成本都会降低。
对此,朱成博士提到:“从运输来看,一辆载重49吨的运输车一次性可运2~3吨的氢,即一次性可运输足量的氢到站,大幅提升了运输效率并降低了运氢单位成本,此外在存储方面,富氢有机液载体属于普通货物,使用其作为站内储氢也可为加氢站提供持续平稳的氢源供应,也可降低建站审批难度。”
此外,使用有机液储氢作为站内储氢技术,还可与多种氢储运方式进行有机耦合,并通过站内优化进行压缩机等余热管理,更大程度上提升了加氢站的实际运行效率。
挖掘能源隐藏潜质,拓宽终端应用
对于能源来说,最终的目标则是将其高效的应用。朱成博士认为,结合有机液储氢技术的性质,其可应用于产热相关产业耦合,不仅可实现能源的有效转换,还可削弱并利用有机液态储氢技术储放氢时吸放热的要求。
图源:中氢源安
2022年底,中氢源安与北京热力集团有限公司联合开展了首个“基于安全有机液储运氢技术”的纯氢供热示范项目,并于北京市石景山区投入使用。该供热系统以氢能为驱动能源,可同时利用氢燃料电池产生的电能和热能,具有安全、高效、绿色、可循环的特征:
系统能量效率高,按需供热,高效节能;
解决直接燃氢技术存在的燃烧不稳定、NOx排放、震动噪音大等问题;
高度集成化设计,运输、安装、维护便捷,能满足集中式、分布式等各类供热场景需求。
图源:中氢源安
此次项目的成功投用,不仅实现了安全有机液储运氢技术的示范性应用,更是体现了氢能应用领域的拓展,进一步深化了氢能的能源性质,可真正实现“氢进万家”。
未来,中氢源安也将持续拓宽氢能应用场景,并积极布局有机液燃料电池等前沿技术开发,助力氢能产业良性发展。