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液氫:民用領域的艱難前行

   2021-11-15 氫能觀察張贏128160
核心提示:本月月初,三項液氫國家標準:GB/T40045-2021《氫能汽車用燃料 液氫》、GB/T40060-2021《液氫貯存和運輸技術要求》、GB/T40061-2
本月月初,三項液氫國家標準:GB/T40045-2021《氫能汽車用燃料 液氫》、GB/T40060-2021《液氫貯存和運輸技術要求》、GB/T40061-2021《液氫生產系統技術規范》開始實施,我國在液氫標準上存在的空白正式被填補。

業界普遍認為,將氫氣進行液化儲運,是發展氫氣儲運技術的一個有效輸送方法。我國部分地區一直面臨著氫氣供需不平衡的難題,液氫技術難題亟待解決。
低溫液態儲氫是指將氫氣冷卻到-253℃,使之液化后裝到低溫儲罐中。液氫的密度為 70.6kg/m3,質量密度和體積密度也遠高于高壓氣態儲氫,是極為理想的儲氫方式。但是,氫氣液化過程需要消耗大量能源。據資料顯示,液化 1kg 氫需耗電 10-20kWh。此外,液氫儲存容器必須使用超低溫的特殊容器,儲存的裝料和絕熱不完善均易導致氫氣蒸發損失,因此液氫儲存成本較高,這些因素都制約了液氫的使用。

相較于氣氫,液氫有三個優勢:① 經濟性:液氫密度約為氣態氫的800倍。相同儲氫體積下,液氫可大幅提升儲氫量。液氫質量儲氫密度為14%,是目前儲氫密度最高的儲氫方式。采取液氫技術方案可大大節省氫的儲運和運營成本。② 高效性:在氫液化過程中,有害雜質被固化,再次汽化使用時,氫氣純度等級可達6-7N,可有效提高氫燃料電池的電量和壽命。③ 安全性:液氫儲運工作壓力1-1.3bar,相比于壓縮氣氫安全性較高。

有資料顯示,液氫加氫站比常規的高壓儲氫型加氫站更好運營,運輸和儲存效率比常規的高壓氫高6到8倍,當達到500公斤日加氫量的時候,建站投資成本可以比目前的70兆帕降低20%。對于中長距離運輸,液氫技術和裝備不可替代,有助于實現規?;瘹湓匆暂^低的儲運、加注成本供應氫能終端消費聚集區域。

我國液氫技術和裝備長期局限在航天軍工領域,雖然航天領域中液氫技術已經比較純熟,但是民用領域相關技術和裝備缺失,液氫產量低。與國外先進技術相比,液氫技術和裝備水平還有顯著差距。

中國航天科技集團六院101所(以下簡稱“航天六院101所”)是國內最早進行航天氫能利用技術研究的機構,從上世紀60年代起從事液氫生產和應用技術研究,并將液氫規模化應用于我國火箭發動機研制過程中,是國內液氫產能和用量最大的單位。

依托于長期對航天氫能的研究與實踐應用,航天六院101所在發展液氫等領域具有得天獨厚的優勢,且逐步形成了以氫液化裝置、液氫工廠、液氫加氫站、車載液氫供氫系統、氫能裝備檢測等為主的具體業務。

2020年9月,搭載有航天六院101所研制的60kg車載液氫供氫系統的北汽福田32T液氫重卡正式發布,這是我國首款液氫重卡。



今年7月,航天六院101所與甘肅定西市人民政府簽署氫能戰略合作協議。依據協議,雙方將在液氫生產工廠、氫能應用示范區、生態科技創新城等領域推進務實合作,積極開展液氫工廠、氫能應用示范區等項目建設。

此前,我國自主研制的首套產量達到噸級的氫液化系統調試成功,并實現連續穩定生產。這意味著今后我國的運載火箭將可以使用國產液氫作為燃料。目前我國的長征五號、長征七號等新一代運載火箭的發動機都采用了液氫、液氮作為燃料。

今年10月,世界首座高真空薄膜型液氫儲運模擬艙在濱湖區建成,產品通過了獨立的第三方瑞士通用公正行(SGS)公司的風險評估和檢測合格,并獲得英國勞氏船級社(LR)、中國船級社(CCS)的設計原理證書和建造完工證書。該模擬艙的建成,標志著中國氫能高密度儲運技術已實現關鍵性突破。



10月26日,東華科技與空氣化工產品(中國)投資有限公司(以下簡稱“空氣產品公司”),就久泰呼和浩特30噸/天液氫項目舉行設計開工會。該項目采用世界先進技術,是目前國內外規模最大的液氫項目,也是空氣產品公司在中國投資的第二個液氫項目。據了解,2020年6月,空氣產品公司海鹽氫能源基地項目正式開工。據悉,該基地項目于2019年5月正式落戶海鹽經濟開發區,總投資達到了數億美元,聚焦氫能源的綜合開發和利用,致力于打造中國“氫谷”;項目將分三期進行,一期項目包括了在國內建造的第一座液氫工廠,建成后,該液氫工廠產量將是目前亞洲最大水平。

液氫在氫能產業的儲存、運輸方面具有明顯的優越性,在氫能產業商業化的導入期,積極開發液氫生產技術及其裝備制造是大勢所趨。如今我國已經有液氫項目在建設進行之中,地方和企業應當著眼未來,充分利用自身特點,基礎條件,規范建設液氫制備、儲運的示范或基礎項目,為加速建設我國的液氫生產、儲運供應鏈做出貢獻。 
 
標簽: 液氫
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