中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：11月17日，“2018中外工程師大會(huì)暨中國(guó)(深圳)氫能與燃料電池高峰論壇”在深圳會(huì)展中心舉行。深圳市佳華利道新技術(shù)開發(fā)有限公司（簡(jiǎn)稱“佳華利道”）首席科學(xué)家黃寶泉帶來(lái)的關(guān)于《固態(tài)合金儲(chǔ)氫和低壓加氫技術(shù)的應(yīng)用》主旨演講引起了在場(chǎng)專家的關(guān)注。在他看來(lái)，固態(tài)合金儲(chǔ)氫和低壓加氫技術(shù)是契合現(xiàn)階段我國(guó)國(guó)情的儲(chǔ)氫技術(shù)的重大突破。
佳華利道首席科學(xué)家黃寶泉
氫作為一種清潔燃料, 被認(rèn)為是未來(lái)有發(fā)展前景的能源之一。氫的儲(chǔ)存方法有高壓氣態(tài)儲(chǔ)存、低溫液態(tài)儲(chǔ)存和固態(tài)儲(chǔ)存3種，目前國(guó)內(nèi)主推的氫燃料電池汽車都應(yīng)用高壓氣態(tài)儲(chǔ)存技術(shù)，壓力為35MPa（日本、美國(guó)加州已經(jīng)嘗試推廣70MPa高壓儲(chǔ)氫技術(shù)）。
黃寶泉表示，氫燃料技術(shù)的研究和應(yīng)用必須從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度進(jìn)行深入考量，不僅是儲(chǔ)氫技術(shù)，還包括加氫技術(shù)和加氫站的建設(shè)。而事實(shí)上高壓儲(chǔ)氫技術(shù)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)推廣仍然面臨不少技術(shù)瓶頸。
“卡脖子”問題阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展
“在我國(guó)，能用的氫能電堆是有的，但能跑的氫燃料汽車是少的，為什么？原因是沒有足夠氫燃料讓車跑起來(lái)?！奔讶A利道董事長(zhǎng)凌兆蔚對(duì)記者說(shuō)，“兩年前我們與某幾家客車企業(yè)打造的高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)燃料電池商品車已經(jīng)向市場(chǎng)推廣，但一直沒能有較大范圍的發(fā)展，關(guān)鍵是一些‘卡脖子’的問題沒有解決?！?
黃寶泉介紹，主要問題包括加氫站初始建設(shè)成本高，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用大，終端使用成本無(wú)法降低。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)推廣的高壓加氫站，加注壓力為35MPa ，日供氫量350~500公斤，初期建設(shè)成本需要人民幣1200萬(wàn)元到2000萬(wàn)元左右，在日本推廣的高壓加氫站，加注壓力達(dá)到70MPa，日供氫500公斤，建設(shè)成本會(huì)更高，約為人民幣3000萬(wàn)元左右，以上提到的建設(shè)成本僅包含設(shè)備采購(gòu)，安裝和場(chǎng)站土建施工成本，不含土地費(fèi)用。以日供氫量500公斤的加氫站推算，每天只能滿足不到30臺(tái)公交車的加氫需求，投入產(chǎn)出比過低。
另外，達(dá)到70MPa壓力后，對(duì)硬件設(shè)施的耐久性是相當(dāng)大的考驗(yàn)。很多硬件在使用一段時(shí)間后便會(huì)出現(xiàn)氫氣泄露的現(xiàn)象。
同時(shí)，氫氣壓縮機(jī)壽命短，技術(shù)被國(guó)外企業(yè)壟斷，價(jià)格昂貴，閥體等關(guān)鍵部件同樣依賴進(jìn)口，加氫站后期維護(hù)成本高，直接導(dǎo)致氫氣終端使用價(jià)格居高不下，目前終端氫氣使用成本（含氣體提純）處于40~50元/公斤。
另外，高壓加氫站建成之后，站內(nèi)設(shè)施管理、人員上崗培訓(xùn)更加重要，國(guó)內(nèi)相關(guān)管控措施依然不夠健全。
日本、美國(guó)加州的高壓儲(chǔ)氫技術(shù)已經(jīng)推廣多年，具備了相關(guān)核心技術(shù)的研發(fā)、制造供應(yīng)體系，但在我國(guó)很多核心技術(shù)仍未突破，“如果這種狀態(tài)下強(qiáng)制推廣，未來(lái)中國(guó)氫燃料產(chǎn)業(yè)只能為國(guó)外企業(yè)打工。”凌兆蔚對(duì)記者說(shuō)，“因此，我們要打造的是最符合中國(guó)國(guó)情的、最安全的、最經(jīng)濟(jì)的氫燃料汽車應(yīng)用技術(shù)?！?
在凌兆蔚看來(lái)，推廣使用固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)，目的就是解決氫燃料汽車上路的最后一個(gè)門檻，解決儲(chǔ)氫、加氫的難題。隨著全球氫能產(chǎn)業(yè)逐漸向中國(guó)市場(chǎng)的轉(zhuǎn)移，中國(guó)市場(chǎng)具備了固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展條件。
明年將進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用
黃寶泉在美國(guó)從事了10余年的儲(chǔ)氫材料合成和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究。他在演講中指出，固態(tài)合金儲(chǔ)氫和低壓加氫技術(shù)已經(jīng)具備了非常成熟的應(yīng)用體系，我國(guó)豐富的金屬資源和合金制備能力能保證固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)的推廣。據(jù)悉，常用的儲(chǔ)氫合金有鈦錳系、鑭鎳系、鈦鐵系、鎂系等，其中適合汽車使用的材料主要是鈦錳系。
在演講中，黃寶泉將低壓固態(tài)合金AB2儲(chǔ)氫裝置單元（壓力5MPa，有效儲(chǔ)氫量為8.4kg，體積376.9L）與高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫罐組單元（壓力35MPa，有效儲(chǔ)氫量為9.5kg，體積1295.8L）進(jìn)行舉例對(duì)比。結(jié)論顯示，相同體積下，固態(tài)低壓合金儲(chǔ)氫裝置，壓力降低為高壓氣瓶的1/7，可有效儲(chǔ)存的氫氣質(zhì)量為高壓氣瓶的3倍。
據(jù)悉，佳華利道針對(duì)日行300公里行駛里程需求的9米公交車研發(fā)的第一臺(tái)合金儲(chǔ)氫系統(tǒng)產(chǎn)品，通過測(cè)試顯示儲(chǔ)氫質(zhì)量數(shù)據(jù)達(dá)到16.8公斤，未來(lái)隨著新材料研發(fā)和制造工藝的成熟，儲(chǔ)氫質(zhì)量密度有望得到更大的提升。
黃寶泉認(rèn)為，固態(tài)合金儲(chǔ)氫市場(chǎng)前景廣闊，適用于城市客車、重型卡車、物流車和叉車等。合金儲(chǔ)氫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大于5000次的循環(huán)充放，足夠覆蓋客車使用生命周期，降低用戶運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。車輛報(bào)廢后，合金可回收再利用。
固態(tài)合金儲(chǔ)氫瓶
另外，合金儲(chǔ)氫技術(shù)簡(jiǎn)化加氫站建設(shè)過程。固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)僅需要6MPa，不需要向國(guó)外進(jìn)口昂貴的隔膜式壓縮機(jī)和其他硬件，只需要常規(guī)20MPa壓力的長(zhǎng)管拖車就可以作為加氫站使用，令初始建設(shè)成本降至人民幣700萬(wàn)元以下。另外，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化后的加氫站，占地面積也僅為500平方米左右。更重要的是，低壓加氫站日供氫量完全取決于長(zhǎng)管拖車和加氫口的周轉(zhuǎn)率，如此一來(lái)，加氫的車輛不再需要受限于原來(lái)高壓加氫站的日供氫量，終端用戶的氫氣使用成本（含氣體提純）可降低至20~30元/公斤。
凌兆蔚說(shuō)：“我們申請(qǐng)了固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)車輛使用的相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在向國(guó)家相關(guān)部門報(bào)備之后即可試銷，計(jì)劃明年上半年建立應(yīng)用試點(diǎn)，已經(jīng)有多個(gè)地方政府明確表示愿意進(jìn)行合作?！?
固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)有哪些不足嗎？“有，但可以接受，并且已經(jīng)有明確的改進(jìn)思路和方法。”凌兆蔚表示。固態(tài)合金儲(chǔ)氫技術(shù)相比高壓儲(chǔ)氫技術(shù)，儲(chǔ)存同等質(zhì)量的氫氣，整個(gè)系統(tǒng)需要的質(zhì)量會(huì)更大、更重，一定程度上減少車輛的續(xù)駛里程，但依然能滿足車輛300公里以上的續(xù)駛里程需求，且系統(tǒng)占用體積非常小，未來(lái)第二代系統(tǒng)整體會(huì)更輕，將會(huì)大大增加車輛續(xù)駛里程。
