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氢能发展仍面临诸多挑战
   来源: 广西长洲水电   |   字号:

“我们国家在金属材料、关键零部件、系统集成等方面与国际先进水平仍然存在不小的差距。坦率地说,过去几年,这种差距没有减小,还有增大的趋势。”工信部部长苗圩在2018年初的中国氢能联盟成立大会上说。


据相关专家介绍,从氢能产业链来看,我国处于刚刚起步阶段。相对来说,国外一些国家建成的产业链比较全,国内的设备链还没有建立起来,很多零部件都要进口。

我国具有丰富的氢源,但所产氢气并不能直接用于发电或燃料电池汽车,还需要增加一个纯化的环节,因为发电或燃料电池汽车对氢的品质要求更高。目前,国外在氢气质量对燃料电池寿命的影响方面已经做了很多研究工作,但国内投入的比较少,做的基础研究也比较少。

“国际标准化组织ISO对氢气中的14种成分都有很明晰的标准,其中硫的成分要低于4个PPB(十亿分之四),但是国内到现在一直没有国标。”何广利说。

目前,科技部、北京市科委已将氢纯化提上日程。2016年,北京低碳清洁能源研究院氢能技术开发部门就开始关注氢气检测的问题。目前,他们可以检测氢气所含14种杂质中的11种,预计明年能够对14种杂质实现全面检测。

纯化之后,下一个环节就是氢能运输。一位业内专家表示,长远来看,氢能运输是个大问题。例如,运一车煤,车的重量占比很小,大部分是煤的重量。但运氢则需要将氢压缩成20兆帕的高压气,而且国内采用的是钢瓶技术,导致氢的容器很重,运输的氢气很轻。为了降低容器的重量,日本、美国等国家已经采用三型瓶和四型瓶。这种容器为金属内胆(四型瓶为塑料内胆)外加碳纤维缠绕,是钢瓶重量的三分之一到四分之一,目前国内禁用四型瓶。

“运输是很大的问题,现在有人提议运输液氢,把氢气变成液态的,但是氢气的液化温度在零下253摄氏度左右,耗能高。按照现有技术水平计算,生产1千克液氢,如果不联产的话,需要耗电13千瓦时。”上述专家表示,1千克氢气理论上的能量为33千瓦时电(低热值),这相当于耗费其本身30%以上的能量。因此,要降低液氢能耗或者用电电价,才更具有经济性。

目前,业内也在探讨化学储氢方式,比如甲醇,其含氢量为12.5%。还有其他化合物,比如氨、甲苯、苯烷等。

除了氢能运输,还有一个重要环节是加氢站建设。加氢站设备主要包括压缩机系统、加氢机系统、储氢系统、工艺控制系统四大块。目前,国内加氢站使用的压缩机系统,大部分为进口。加氢机系统有进口也有国产,但目前国内氢气加注技术要求和标准不明确,全国氢能标委会在2018年11月发布了一项氢气加注的团体标准。储氢系统国内能生产供应的有一两家企业,装置均为国产。工艺控制系统是核心技术板块,目前国内有经验的企业有一些,但整体上不够精细化,被关注度和受重视程度不高。

“从本质过程上来讲,加氢站跟加气站类似,但条件要比加气站复杂得多。”一位业内人士说,要给丰田乘用车加氢的话,压力要达到87.5兆帕,而加气站一般为20兆帕,这对设备、技术、安全运营等整体要求非常高。另外,在车用燃料电池方面,国内与国外相比也有一定差距,广州云浮引进的燃料电池技术来自加拿大,但其功率密度约1.6千瓦/升,而日本丰田的这个数字是3.1千瓦/升。因此,国内引进的燃料电池只能装在物流车和大巴车上,应用在乘用车上有难度。


“目前发展氢能的限制因素比较多,比如加氢站的审批,国家层面没有归口管理部门,只是个别地方出台了一些规定。”这位业内人士表示。


时间:2020-04-22
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