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我國儲氫技術迎來新突破!
7月8日，全球首輛裝配有低壓合金儲氫系統(tǒng)的公交車在遼寧葫蘆島正式公開亮相，坐落于葫蘆島興城經濟開發(fā)區(qū)的全球第一座低壓加氫站也已完成建設，正式投入推廣示范。
在同期舉辦的“2019遼寧氫能產業(yè)發(fā)展高峰會”上，眾多院士、專家圍繞氫能與低壓儲氫技術予以解讀，探討其未來發(fā)展前景。
?“與眾不同”的低壓儲氫技術
雖然燃料電池發(fā)展迎來高潮，但整個氫能產業(yè)仍然存在不小挑戰(zhàn)。今年的全國兩會上，中國科學院院士歐陽明高就指出，發(fā)展氫燃料電池汽車當前最大的難點是車載儲氫技術沒有達到理想狀態(tài)，而且成本偏高。想要解決這個問題，必須靠技術創(chuàng)新。
當前，氫能存儲的主流方式有高壓氫氣罐儲存、液氫存儲等。在深圳市佳華利道新技術開發(fā)有限公司(以下簡稱佳華利道)與北京有色金屬研究院、太空科技南方研究院聯(lián)合攻關下，儲氫技術開辟了另一條路徑——低壓合金儲氫。
一組數(shù)據(jù)可以對比出低壓合金儲氫與高壓儲氫的不同：低壓合金儲氫裝置工作壓力為5MPa，有效儲氫量為8.4kg，體積380L。高壓氣態(tài)儲氫管工作壓力35MPa，有效儲氫量9.5kg，體積為1300L。低壓合金儲氫的加氫系統(tǒng)、加氫站操作便捷迅速，相比于高壓儲氫加氫設備投資不到1/4，加氫壓力不到1/7，體積僅為1/3，整體安全性能大幅提升。
同時，低壓合金儲氫在加氫時采用無加壓，不存儲的加注方式可以降低加氫站設備與投資要求，占地面積由原先的3000平米大幅降至300-500平米。這樣也就可對現(xiàn)有加油站和CNG加氣站稍加改造便可投入運營。此外，高壓加氫站受到加壓機以及高壓儲氫容量的影響，站內氫氣存儲量在500-2000公斤不等，而低壓加氫站則不受存儲量的限制?！案邏杭託湔就度氪蠹s1500萬元，低壓加氫站的投資大概400萬。”有研工程技術研究院的一位工作人員對記者表示。
低壓合金儲氫系統(tǒng)的制造過程從原材料到生產全部實現(xiàn)國產化，合金材料也可回收再利用。
“該技術有效的氫氣儲存量可以達到93%?！庇醒泄こ碳夹g研究院教授級高工蔣利軍表示，該技術可以滿足現(xiàn)在汽車的需求，即在20分鐘之內把氫充滿，續(xù)航在300公里以上?！斑@個儲氫罐可以在20分鐘之內充入15.4公斤的氫，而充氫的壓力只有5.0Mpa?！笔Y利軍說。
?現(xiàn)場演示加氫 產品技術獲得專家肯定
加氫站現(xiàn)場，工作人員為一輛燃料電池公交車進行了加注，整個加氫過程不到20分鐘，其安全性、便捷性和穩(wěn)定性贏得了參觀人員的認可。在乘坐體驗環(huán)節(jié)，大家也對車輛的平穩(wěn)性、舒適性和環(huán)保性給予了肯定。
與會專家表示，氫燃料汽車發(fā)展最基礎的加氫站在中國還屬于薄弱環(huán)節(jié)。目前的固態(tài)合金儲氫技術解決了氫燃料汽車上路的最后一道“門檻”。隨著全球氫能產業(yè)逐漸向中國市場轉移，固態(tài)合金儲氫技術產業(yè)化的發(fā)展條件也逐漸成熟。
中國工程院院士郭孔輝
“低壓儲氫汽車一直受到廣大地區(qū)的熱烈歡迎，需求側一直很興旺?！敝袊こ淘涸菏抗纵x表示，“氫能源汽車發(fā)展有著可喜的前景，低壓合金儲氫技術來的正是時候?！?
工信部裝備工業(yè)發(fā)展中心副研究員尚勇指出，該技術可以使運輸、儲存到加注環(huán)節(jié)的壓力降低下來，這樣就可以繞過國外的氫壓縮機以及儲罐的技術壁壘，實現(xiàn)自主突破;另外在儲氫密度上又能提高三倍，這樣初步計算可以產生20倍的放大效應。
“目前，我國沒有高強度的碳纖維和高壓的壓縮機，因此采取低壓合金儲氫技術路線是可行的，也具有一定創(chuàng)新性?！敝袊茖W院院士都有為說。
中國工程院院士徐志磊表示，低壓合金儲氫的技術接近于成熟，對其開發(fā)前景比較有信心。特別是該技術由多個團隊共同開發(fā)，涉及眾多領域，例如材料、制氫等方面，將各自優(yōu)勢進行整合，體現(xiàn)出了非常好的合作精神?！耙粋€產品變成一個商品，商品變成一個市場，市場變成一個產業(yè)，這個過程很漫長，我們要支持并推廣這樣的合作與團隊精神，推動整個產業(yè)健康發(fā)展?！毙熘纠谡f。
?積極應對挑戰(zhàn) 推進產業(yè)應用
低壓合金儲氫技術邁出了萬里長征的第一步。對于其未來發(fā)展，院士、專家紛紛提出了看法與建議。
具體技術方面，尚勇提了幾點建議：
一是合金儲氫的材料，吸氫和放氫壓力與溫度控制需要非常精準的控制策略，并考慮到加速、減速等整個工況的要求，例如儲氫材料放氫的速度能否跟上工況的變化需要重點考慮。
第二，該技術目前主要應用在商用車，未來的發(fā)展還要向乘用車轉移，覆蓋到全部車型，因此儲氫系統(tǒng)整體的質量也需要進一步降低。
第三是系統(tǒng)的回收和報廢。
第四是考慮不同地區(qū)溫度的差異，能否做到快速啟動。
徐志磊表示，儲氫技術與基礎研究和應用研究的相關性很高，需要用多學科的方法連接理論與實驗使其變得更好。這也就需要在不同的階段里，眾多專業(yè)協(xié)同合作開發(fā)。
蔣利軍坦言，在同種工況條件下跟高壓儲氫進行比較，確實由于比高壓罐偏重，使得低壓儲氫系統(tǒng)的百公里耗氫量多了0.3公斤?！暗@個范圍是可以接受的，按照目前每公斤50元的情況計算，百公里僅增加15元，與建加氫站的整個資金投入相比還是降低了成本，并且重點在于安全性提高了?！笔Y利軍指出。未來需要發(fā)展更好的燃料電池的儲氫材料，形成標準化的產品之后通過批量制造降低加工成本。
?合力攻關 產業(yè)集群優(yōu)勢顯現(xiàn)
國家發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展中心主任任東明表示，各個地方在推動氫能發(fā)展時，一定要認識到氫能的產業(yè)鏈比較長，要以合作共贏的理念，進行強強聯(lián)合。
葫蘆島在興城全力建設氫能源產業(yè)基地正是秉承了這個理念。首先，“富氫”是葫蘆島氫能源產業(yè)基地的先天優(yōu)勢。2018年，葫蘆島本地氯堿化工企業(yè)航錦科技股份有限公司(以下簡稱航錦科技)副產氫達1萬噸。其次，作為氫燃料電池的國家隊，大連化物所一直承擔國家燃料電池課題研究，其下屬企業(yè)新源動力主要生產氫燃料發(fā)電機，為葫蘆島氫能源產業(yè)提供強大的科技研發(fā)支持。
在高峰會上，國內行業(yè)的領軍企業(yè)熱情高漲，紛紛投來橄欖枝，要與葫蘆島氫能源產業(yè)深度合作。遼寧佳華新能源有限公司分別與葫蘆島新奧燃氣有限公司、航錦科技簽訂了加氫站建設戰(zhàn)略合作框架協(xié)議、高純度氫氣供應戰(zhàn)略合作框架協(xié)議;佳華利道與深圳市新能源車輛應用推廣中心簽訂了低壓合金儲氫式氫燃料電池車輛應用推廣框架合作協(xié)議;興城市人民政府與深圳綠航星際太空科技研究院簽訂了氫能源研發(fā)戰(zhàn)略合作協(xié)議……
歐陽明高曾指出，中國燃料電池的商業(yè)化已經開始，在中國的北方寒冷地區(qū)，燃料電池產業(yè)將更具競爭力。
業(yè)內專家指出，低壓合金儲氫的技術路線使加氣難的問題得到簡化，對加速氫燃料汽車落地、推進整個行業(yè)發(fā)展將起到實實在在的作用。同時，該技術路線還同時帶動了整個氫能產業(yè)鏈發(fā)展，有望帶動產業(yè)經濟新騰飛。
正如佳華利道董事長凌兆蔚接受采訪時所說：“我們的目標是打造更符合中國國情、更安全、更經濟的燃料電池汽車技術?！?
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