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低壓合金有望破解車(chē)載儲氫難題
發(fā)布時(shí)間 2019-07-25 09:23:52 來(lái)源：中經(jīng)縱橫
低壓合金儲氫從運輸、儲存到加注等環(huán)節把氫的壓力降低骡眼，不僅明顯提升了安全性和經(jīng)濟性，更繞開(kāi)了國外氫壓縮機及儲氫罐的技術(shù)壁壘。但目前該技術(shù)仍缺乏行業(yè)標準和公眾認知度，產(chǎn)品也有待市場(chǎng)檢驗。
氫燃料電池汽車(chē)雖然“大熱”，但車(chē)載儲氫卻一直是“卡脖子”的難題。而現在，這一問(wèn)題或出現了有效解決途徑字咖。
7月8日和橙，由深圳市佳華利道新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“佳華利道”）侍芝、有研工程技術(shù)研究院、綠航星際太空科技研究院及飛馳汽車(chē)聯(lián)合研發(fā)制造的全國首臺低壓合金儲氫燃料電池公交車(chē)和全國首座低壓加氫站落戶(hù)遼寧省葫蘆島市。記者現場(chǎng)乘坐這臺低壓合金儲氫公交車(chē)后發(fā)現机芒，該車(chē)空間更寬敞、噪音更低，加氫過(guò)程也更加簡(jiǎn)單。
佳華利道首席科學(xué)家黃寶泉介紹：“氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)的研究和應用必須從全產(chǎn)業(yè)鏈角度考慮，不僅要包括儲氫技術(shù)，還要包括加氫技術(shù)和加氫站建設。低壓合金儲氫和低壓加氫技術(shù)已經(jīng)在這些方面取得重大突破。”
車(chē)載儲氫難阻礙氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化
氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈大致包括制氫、運氫誊殊、加氫、車(chē)載儲氫职车、燃料電池系統、汽車(chē)電力驅動(dòng)系統等環(huán)節魁嵌。但受氫燃料自身特性限制嘀醋，車(chē)載儲氫當前已成難以攻克的環(huán)節。
記者了解到颊展，目前車(chē)載儲氫技術(shù)主要有高壓氣態(tài)儲氫蹋辅、低溫液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫和有機液體儲氫等梗脾。高壓氣態(tài)儲氫因技術(shù)相對成熟、成本相對較低成為目前氫燃料電池汽車(chē)主要儲氫技術(shù)，其車(chē)載儲氫瓶大多使用III型（30-70MPa）、IV型（70MPa以上）兩種容器睛苟，目前我國車(chē)載高壓儲氫中主要使用35MPa的III型瓶核瘤，70MPa瓶也已研發(fā)成功并小范圍應用。但是载碌，目前高壓氣態(tài)儲氫仍存在體積儲氫密度偏低，高壓加氫站成本偏高移寝、故障多發(fā)等問(wèn)題百擒。
數據顯示，目前國內35Mpa高壓儲氫瓶的體積儲氫密度為20kg/m3棍现，70Mpa的為29kg/m3；而要給35Mpa的高壓儲氫瓶加氫剩镊，需先從20Mpa的氫氣管束拖車(chē)中卸氣伦朵，再利用氫氣壓縮機升壓至42Mpa，然后才能將其存儲至加氫站內的高壓儲氫瓶組中臂痕，進(jìn)而輸氣至加氫機，最后才能給氫燃料電池汽車(chē)加氫褥孵。復雜的過(guò)程使得35Mpa技術(shù)路線(xiàn)的加氫站僅設備成本就高達1000-1200萬(wàn)元萝快，70MPa的更是高達3000萬(wàn)元左右，成為制約加氫站建設的一大難題哆萨。而相關(guān)研究數據顯示，升壓用的氫氣壓縮機恰是高壓加氫站內裝備成本占比最高的部分，高達61%，其次是占比達12%的高壓儲罐涮饱；同時(shí)，即使是在加氫站數量最多的日本冀烘，氫氣壓縮機故障率也高達26%，是該國2016年高壓加氫站故障率最高的裝備甲捏。
更為關(guān)鍵的是，由于我國車(chē)載儲氫研發(fā)起步晚洁仗、原材料性能差等原因，制造35Mpa和70Mpa高壓氣態(tài)儲氫罐的主要原材料——碳纖維尚不能滿(mǎn)足車(chē)用氫瓶的要求，與氫氣壓縮機一樣，主要依賴(lài)進(jìn)口了袁。
低壓合金儲氫安全性、經(jīng)濟性?xún)?yōu)勢明顯
在興城低壓加氫站現場(chǎng)材檐，記者見(jiàn)證了工作人員為低壓儲氫燃料電池車(chē)的加氫過(guò)程闸溃。一位同行笑言：“這么多人圍著(zhù)，在必要的安全措施之后就可以加氫回梧，如果是35Mpa或者70Mpa的高壓儲氫，恐怕沒(méi)人敢靠近悼沈。”
雖是調侃，但也反映出當前公眾對于高壓儲氫安全性的質(zhì)疑與擔憂(yōu)瓷未。不久前引發(fā)全球關(guān)注的3起氫能安全事故中，挪威加氫站爆炸的原因就在于高壓儲罐中的接頭漏氫损抑。
而作為固態(tài)儲氫的一種，低壓合金儲氫在安全性方面顯然更有優(yōu)勢。
“在低壓合金儲氫技術(shù)中，氫是以粉末狀的氫化物存在怪嫌，且工作壓力僅有5Mpa，如果發(fā)生意外，只會(huì )產(chǎn)生小火苗傻簿，而不是高壓氣態(tài)儲氫的瞬間爆炸。”有研工程技術(shù)研究院研究員蔣利軍介紹。
記者了解到，除了顯而易見(jiàn)的安全性外缩笤，低壓合金儲氫系統可直接裝載于客車(chē)底盤(pán)上，結構緊湊，體積僅為高壓氣瓶的三分之一漓愁，體積儲氫密度可高達40-50kg/m3。而且衷掷，與之配套的低壓加氫站簡(jiǎn)化了加氫環(huán)節，無(wú)需高壓壓縮蜂嗽，加氫壓力僅為10Mpa，甚至可采用氫氣管束拖車(chē)作為氣源直接加注惰许，降低了加氫設備技術(shù)與投資要求，加氫站設備成本可降至300萬(wàn)元左右瞳弱，現有的CNG加氣站或加油站簡(jiǎn)單改造即可滿(mǎn)足加氫要求，供氣量也不再受設備能力限制摸马。
那么，低壓加注、低壓儲氫是否就意味著(zhù)加氫時(shí)間更長(cháng)寿琐？對此，佳華利道總經(jīng)理歐陽(yáng)力文介紹放钦，“如果采用20Mpa的恒定加氫壓力，每分鐘可加氫1.5kg，15分鐘左右就可以加滿(mǎn)一輛續航里程超300公里的氫燃料電池汽車(chē)。”
當然，低壓儲氫目前還并非完美。記者了解到彤墓，目前低壓合金儲氫裝置的材料質(zhì)量?jì)涿芏葹?.73wt%，且系統偏重或详，導致百公里耗氫量比高壓儲氫高0.3kg。“但如果加上加氫站的建設成本，低壓合金儲氫和低壓加氫技術(shù)的綜合性?xún)r(jià)比仍高于高壓儲氫。更重要的是，這項技術(shù)設備完全不依賴(lài)國外進(jìn)口，是符合我國國情着亚，最安全、經(jīng)濟的氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)寂曹。”黃寶泉坦言。
行業(yè)標準待確立，公眾認知需提高
“這臺低壓儲氫公交車(chē)的生產(chǎn)過(guò)程很曲折，因為尚沒(méi)有行業(yè)標準，很多廠(chǎng)商因不能拿到補貼而拒絕生產(chǎn)段直，但我們最終還是克服了重重困難，把它生產(chǎn)了出來(lái)。并且它的性能聘鳞、加氫速度都不次于高壓氣態(tài)儲氫。”談及“第一個(gè)吃螃蟹”的感受蒜薇，歐陽(yáng)力文坦言，觀(guān)念是當前最大的障礙，“相比高壓儲氫悲碰，低壓儲氫的宣傳和推廣遠遠落后，大眾對于低壓儲氫的認知不足。”
歐陽(yáng)力文進(jìn)一步表示到推，隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，低壓合金儲氫的質(zhì)量?jì)涿芏扔型谖磥?lái)三年內提升至2.5wt%痊远，并實(shí)現小型化、輕量化。
“低壓合金儲氫從運輸揍诽、儲存到加注等環(huán)節把氫的壓力降低，繞開(kāi)了國外氫壓縮機及儲氫罐的技術(shù)壁壘，是很大的突破津函。”工信部裝備工業(yè)發(fā)展中心副研究員尚勇認為，低壓合金儲氫目前仍處于試點(diǎn)應用階段略裹，仍有諸多環(huán)節需完善，如儲氫材料和放氫速度能否滿(mǎn)足氫燃料電池汽車(chē)工況變化的需求，總體重量能否進(jìn)一步降低酥夭，多年使用后的報廢和回收、不同溫度環(huán)境下快速啟動(dòng)等。
這一觀(guān)點(diǎn)得到了中國工程院院士徐志磊的認同言袒。“目前來(lái)看低壓固態(tài)儲氫技術(shù)接近成熟，是可以開(kāi)發(fā)的迁枪，這一點(diǎn)我有信心。”但徐志磊同時(shí)表示，任何產(chǎn)品都需保證安全性和可靠性，低壓合金儲氫技術(shù)仍需進(jìn)一步完善臣追，以接受市場(chǎng)檢驗。
記者獲悉，目前佳華利道已經(jīng)聯(lián)合有關(guān)政府部門(mén)喜颇、專(zhuān)家以及產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)開(kāi)始完善企業(yè)標準，并參與低壓合金儲氫行業(yè)標準的制定疮跑。（記者 別凡）
轉自：中國能源報