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氫儲運技術突破制約,助推我國氫能產業提速

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發布時間:2022-10-08

隨著“碳達峰”、“碳中和”目標的明確,氫能作為國內外新能源產業關注的熱點路線在我國不斷蓬勃發展。近期,我國多個省市地區相繼出臺政策支持氫能發展,相關產業落地再次得到有力提速。

 

自2017年起,氫能在我國開始蓬勃發展。目前,氫能產業鏈已初具雛形,雖作為新興產業,各個環節方面仍需不斷完善,但隨著我國從中央到地方的支持政策不斷深入,氫能產業將迎來巨大爆發。然而,氫儲運作為氫能源產業鏈中最關鍵的環節,卻如“阿喀琉斯之踵”一般,制約著我國氫能源產業向規模化邁進的步伐。

1、氫能發展的關鍵在于儲運

氫能產業鏈整體可以分為氫能制取、氫能儲運、氫能應用三大環節,其中儲運環節是高效利用氫能的關鍵,是影響氫能向大規模方向發展的重要環節。氫在常溫常壓下為氣態,且是密度最輕的氣體,這使得它的能量密度達到最高,但體積密度卻相對較低;而且,在氫的儲運過程中,往往充斥著低溫、高壓、有毒化學物質等,使得它儲運難度大、成本高、安全性低。

儲氫技術的關鍵在于提高氫氣的能量密度,常用質量儲氫密度來衡量。美國能源部(DOE)要求2020年國內車載氫能電池的質量儲氫密度須達到 4.5%,2025 年達到 5.5%,最終目標6.5%;國際能源署(IEA)規定未來新型儲氫材料的儲氫質量標準為5.0%。

 

2、有機液儲運氫成未來主要發展方向

目前行業內存在著多種儲運方式,根據氫氣的儲存狀態,可以分為氣態儲運、低溫液態儲運、有機液態儲運和固態儲運等方式。

氣態儲運是目前氫氣的主流儲運方式,技術成熟,成本較低。但它的儲氫質量比極低,且存在高壓特點,導致安全性不佳。

 

液氫儲運也是一個較為久遠的技術選項,在航天航空領域一直比較流行。低溫液態儲氫具有能量密度大、體積密度大、加注時間短等優點,但液化系統高能耗、儲氫容器絕熱要求高、技術難度大、一次性投入成本過高等缺點,氫能源產業商業化發展在它面前,只能望而卻步。

 

近年來還出現了一種固態儲氫方式,即利用物理或化學吸附將氫氣儲存在固體材料之中,但它的儲氫量極低,且吸附材料制備成本高企,在材料學發生行業變革前并不能看到任何商業化希望。

 

相比之下,有機液態儲運則看上去非常的友好。氫氣的有機液態儲運是利用氫氣與有機介質的化學反應,進行儲存、運輸和釋放。烯烴、烘烴、芳烴等不飽和液態有機物均可作為儲氫介質進行氫氣儲存。可以這樣簡單的理解,有機液態儲運是以有機液作為溶劑,將氫氣“溶解”進行儲存運輸,在應用時再將氫氣“析出”。

 

有機氫化物穩定性高、安全性好、儲氫密度大、儲存和遠距離運輸安全、設備和管路易保養、技術成本低、儲氫介質可多次循環使用,是一種可行的氫能儲運方法。此外,液態有機儲氫介質物理性質與汽油、柴油相近,可利用現有汽油、柴油基礎設施進行輸運,大大降低后期規模化應用成本。

 

3、重任在肩,助力氫能大規模發展

據預測,中國2050年的氫氣需求量將接近6X107t,在能源體系中的占比將增至10%。這就要求我國的氫能科技企業對儲運技術發展要格外“小心”,萬一點錯“技能樹”,幾乎沒有重新選擇賽道的機會。

 

(概念圖)

 

中氫源安(北京)科技有限公司在這方面的“選擇”則很是獨到,不但采用的是有機液儲運氫運技術路線,完美實現了“常溫常壓、性質穩定、無安全隱患”等儲運條件,并且質量儲氫密度可達到5.5%,同時解決了有機液和催化劑極小損失可循環再利用的問題,有效降低了使用成本,因而充分實現了氫能源長時間儲存和長距離運輸的高效、安全、低成本等目標,為氫能源產業向規模化發展應用提供了高效的儲運保障。

 

目前在國內氫儲運技術領域,中氫源安尚屬唯一采用催化劑有機液儲氫作為技術發展路線的能源科技公司,相信隨著研究與應用的不斷落地,將穩步助推我國的氫能源產業鏈向成熟化、規模化大步前進。

 

雖然我國氫能產業處于起步階段,但是產業鏈在應用端卻有著廣闊的發展空間,例如工業供熱、建筑供熱、交通應用等方面,所以國內的氫能科技公司肩負著國家氫能源戰略發展的重任。全產業鏈關鍵核心技術自主可控,是我國氫能產業實現高質量發展的關鍵。

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