氢能源优点真么多,为什么到目前为止发展较为缓慢呢,“卡脖子”的地方是在哪里呢?主要是在氢气储存运输及加氢站的普及上。氢气的储运难度较大,一直是氢能源发展的拦路石。主要是因为氢气的重量很轻,氢气的原子半径很小,极易通过各种微观孔洞进行逃逸,且氢气的化学性质很活泼,稳定性极差,在空气中泄露后极易发生燃烧和爆炸。目前的储氢方式分为四种:
1、高压气态储氢:技术成熟、结构简单、充放氢气速度快且能耗低,但是体积储氢密度低,对高压氢气瓶的技术要求很高。高压气态储氢方式常用于氢燃料电池汽车中,国内先进储氢瓶的企业有京城股份和中材科技等。
2、低温液态储氢:将氢气通过超低温液化进行储存,储氢密度高,运输简单,安全性高,但是其转换成液态的时候,需要输入很大能量才能将氢气液化,经济性较低。低温液态储氢常用于火箭发射等航空航天领域。
3、有机液体储氢:借用某些液态有机物与氢气的可逆反应,将氢气储存并运输,该种方式储氢量大,能量密度高,储存设备简单,但是成本较高、能耗较高。目前尚在实验阶段,未得到广泛应用。
4、固态储氢:通过其他固体材料将氢气吸附或形成氢化物来储存和运输氢气,储氢的压力可以很低,体积储氢密度高,但是质量储氢密度低,充放氢气时需要进行热交换。目前也尚在实验阶段,暂未得到市场认可。
这四种储运氢气的方式中高压气态储氢时是目前较为成熟的技术路线,在未来很长一段时间内仍然是主流储氢方式。高压气态储氢又可分为纯钢制金属瓶(Ⅰ型瓶)、钢制内胆纤维缠绕瓶(Ⅱ型瓶)、铝内胆纤维缠绕瓶(Ⅲ型瓶)、塑料内胆纤维缠绕瓶(Ⅳ型瓶)。目前国内比较成熟的产品是30MPa的铝内胆纤维缠绕瓶(Ⅲ型瓶),70MPa的塑料内胆纤维缠绕瓶(Ⅳ型瓶)正在研发和小批量试制中,Ⅳ型瓶质量轻、存储压力大,未来会成为车用储氢瓶的主流选择。
氢气的特性决定了它存储及运输的难度,未来当氢气得到大规模制作及使用后,储运的单价也会逐年下降,届时一定可以与汽油一较高下。
而在氢能源的应用终端,加氢站是很重要的组成部分。加氢站按加注的氢气储存形态来分,可分为气态加氢站和液态加氢站。按照建设形式来区分,可以分为固定式加氢站、撬装式加氢站和移动式加氢站。
目前市场上运营的加氢站大多是高压压缩氢气加氢站,主要包括氢源、纯化系统、压缩系统、储氢系统、加注系统和安全及控制系统。开展加氢站点建设工作,能方便燃料电池汽车补充能源。随着加氢站布局密度的加大及氢气价格降低,氢能源汽车才会真正迎来发展的高潮,截至2023年初,我国已建成加氢站数量超过350座,约占全球加氢站总数的40%,位居世界第一。
在国家的政策支持下,不少高速公路的加油站已开始开始布局加氢设施,为氢能汽车的物流运输打好基础。国内布局加氢站建设的代表性企业有:美锦能源、中国石油、雄韬股份等等。
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