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10月08日

氢能源最后一块拼图,我们离氢能源使用还有多远?

作者 : admin2 | 分类 : 科技 | 超过 115 人围观 | 已有 0 人发表了看法

作为地球上最丰富的绿色能源之一,氢燃料被认为是现有燃油车很理想的替代能源之一。但是由于氢燃料它的安全性存储技术还有生产成本等开发难题,使得氢燃料汽车现在还是不能“大行其道”。

近年来,在氢能源产业制备氢的发展中,我国基础设施发展较为迅速,与国际先进水平十分接近。如果说制氢的环节中,我国已有大规模生产氢气的技术。

氢能源最后一块拼图,我们离氢能源使用还有多远?

氢能产业链包括五个要素:制、储、运、加、用。具体而言,“制”指氢气的生产,“储”指氢气的储存,“运”指氢气的运输和配送,“加”指对终端设备的加注,“用”指在客户端的使用。

在氢气的“储、运、加、用”技术发展方面,“储和运”是制约氢能源发展拼图中最后的一块短板。那么这块短板有多短呢?我们能完成最后一块短板拼图吗?同样在国际上也存在“储和运”这个难题,这是有效降低氢气储存和运送到终端的成本。

储存和运送氢气现有模式:

1、 高压气体储氢:高压气态储氢技术是最常用的储氢技术;

优点:通过高压设备,将氢气进行压缩,以高密度气态的形式储存;它具有能耗低、易脱氢、成本较低、工作条件较宽等特点,这是现今发展最成熟、最常用的储氢技术。

缺点:氢储量较小、耗能大,需要耐高温、耐冲击、耐高压容器,氢气容易存在泄露与容器爆破等不安全因素,一般只适用于200km短距离运输。

2、 低温液态储氢:通过氢气 绝热膨胀而生成的液氢也可以作为氢的储存状态;

优点:用氢气在高压、低温条件下液化,体积密度为气态时的845倍的特点,实现高效储氢,其输送效率高于气态氢。

缺点:为了保证低温、高压条件,不仅对储罐材质有要求,而且需要有配套的严格的绝热方案与冷却设备。因此,低温液化液态储氢的储罐容积一般较小,氢气质量密度为10%左右;而且设备成本过高,一般用在火箭发射或大型船只、飞机等。

3、 金属固体氢储存:在不改变材料结构的前提下,吸收和释放大量的氢气;

优点:安全性高、易于保存和运输。某些金属具有很强的捕捉氢的能力,在一定的温度和压力条件下,这些金属能够大量“吸收”氢气,反应生成金属氢化物,同时放出热量。

缺点:固态储氢材料在物料成本、储氢量、自重、吸放氢速率和温度、循环效率等方面和应用需求还存在一定距离。

那么,通过以上3种储运方式,我们发现有各方面的优缺点。当缺点足够明显时,它就是制约氢能领域发展最大的短板。短板就是成本低的效率低,效率高的成本高,存在严重的矛盾关系。

有什么更好的方法能解决以上“储、运”成本和效率的矛盾关系吗?

以色列C.En公司的光纤储氢装置,强度是钢的3倍,重量是钢的1/3,物料成本是钢的1/2,比高压储氢罐容量多出3至5倍以上。光纤材质不受氢腐蚀,运输距离不受限制,这是以材料基础研究和反向储氢技术领域的一个重大突破。

在光纤储氢装置问世后,从安全性上看;它不起火、不燃烧、不爆炸。从产品设计和特性上描述,当遇到外力破坏时,氢原子顺序逃匿,不会产生爆炸聚集的必备条件。用氢燃料电池+光纤储氢装置完美解决动力续航问题。

氢燃料电池和光纤储氢装置,都能够做到小型化。光纤储氢装置是由十分之一头发粗的玻璃纤维,拉制空心储氢单元,由几千根空心光纤单元组成圆形或蜂窝型组件;好处是能做到模块化、小型化、微型化,同时强度是钢的3倍,成本是钢的一半。

光纤玻璃管储氢技术是将氢气储存在无数直径只有几微米的毛细玻璃管中,在将大量的毛细玻璃管集束在一起后建构出一个高度分布式的、储氢压强超高(商业应用可到 250MPa)、并具有高安全性的储氢容器。 其之所以能达到如此高的储氢压强, 和其所使用的玻璃这一储氢材料、 及瑞士公司独特的玻璃生产工艺是分不开的。

光纤储氢技术强度是钢的3倍,重量是钢的1/3,不受氢腐蚀,这是以材料基础研究和反向储氢技术领域的一个重大突破。

高效率:储氢压强非常高,承压70MPa时,单位质量储氢密度为10wt%;承压250MPa时,单位质量储氢密度为60wt%。

高安全:不会产生氢脆现象、防氢渗漏性能强、耐化学腐蚀、防撞击性能好、极端情况下氢气泄露量十分微小且有序。

长寿命:工作温度范围-20°C ~ +80°C;预期使用寿命8000次充放循环/20年。

操作简便:具有高速充气能力,可实现在使用现场充气。氢气释放操作简单。

灵活使用:模块化使用不受形状大小制约,适用于各种氢气场合。

成本低:材料成本低可循环使用、没有来源瓶颈限制、大规模生产成本低。

氢能源和电能的特性都是一种二次能源,它是通过三种方式制取:1.化石能源重整制氢,2工业副产物提纯制氢,3.可再生能源制氢。“2022 年中国制氢产值规模达到 4833 亿元,随着国家对制氢产业的不断支持及投入,预计到 2026 年我国制氢产值规模将达到 7825 亿元。

氢能是国际公认的清洁可再生能源,其低碳和零碳更环保被视为终极使用能源。在氢气制备方面,我国已是世界上最大的制氢国。在21世纪,我国和日本、韩国、欧盟、美国等都制定了氢能长远的发展规划。目前我国已在氢能领域深耕,并取得了多方面的进展,在不久的将来有望成为氢能制取技术和大规模应用领先的国家之一,国际十分看好我国率先实现引领氢提取技术和氢能全产业链实施应用的国家。

由于光纤储氢装置的技术安全性高,我国拥有将近12万座加油站,是否能将加油站都改造加油、充电、加氢综合能源一体站。有加油站便利的地理条件,不需要重复投资建设新的加氢站,氢能源车发展的最后一块短板能够补齐,我国率先成为大规模推广氢能源车的国家,进一步取得汽车领域的领先优势。燃油车也可以平稳过渡换装为真正的新能源车!

总结:如果我国能把氢能源领域最后一块储氢拼图的短板补上,氢能源将更好的跨进我们的生活中,那时我国也许不再受石油、天然气、煤炭等化石能源的制约;而且我们还能反向对外售卖氢燃料,做到能源自主,我们的国家不会受能源制约,才会变得更安全!

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