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能源的终极之路—加氢站

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-05-31  来源:文圣

氢能是一种绿色、高效的二次能源,虽然因目前还没有被大规模普及应用而不像电能一样为人们所熟知,但它却有着我们已知所有能源无可比拟的特点,而会很快成为解决未来人类社会能源问题的必然选择,是能源领域的未来之星,更是被业界专家称为“终极能源”。

作为绿色、高效的二次能源,氢能具有以下特点:

1、来源广泛;

2、燃烧热值高;

3、清洁无污染;

4、利用形式多;

5、可储能;

6、安全性好

燃料电池是高效清洁利用氢能的最佳工具,燃料电池技术是普及氢能利用的核心技术。近年来,该技术在国际范围内已取得了重大突破,并开始在多个应用领域进入商业化运营阶段。

世界范围,随着氢能应用技术发展逐渐成熟,以及全球应对气候变化压力的持续增大,氢能产业的发展在世界各国备受关注,氢能及燃料电池技术作为促进经济社会实现低碳环保发展的重要创新技术,已经在全球范围内达成了共识,多国政府都已出台氢能及燃料电池发展战略路线图,美国、日本、德国等发达国家更是将氢能规划上升到国家能源战略高度。氢能开发与利用已成为发达国家能源体系中的重要组成部分。如全球发展氢能最积极国家之一的日本,近年发布了一系列激励政策,并在氢燃料电池领域取得超过1500件专利。

在车用能源领域,氢能燃料电池被认为是实现车辆使用阶段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技术方案,是未来汽车产业技术竞争的制高点。目前,欧美日等发达国家已开发出多款氢燃料电池汽车,并配套建设加氢站。2017年,宝马,奔驰、通用等公司都开始商业化发售氢燃料电池汽车。

在中国,自2011年以来,我国政府有关部门从战略、产业结构、科技、财政等方面相继发布了一系列政策,引导并鼓励包括氢燃料电池和相关产业在内的氢能产业发展。但目前国内在燃料电池技术发展、氢能产业装备制造等方面相对滞后,氢能产业发展速度落后于发达国家。

氢能与燃料电池行业属于前瞻性新兴产业。中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟成立后,将一方面通过集聚相关产业在产、学、研各方面的技术资源,加强协同创新,统筹推动包括制氢、储运氢、加氢基础设施、燃料电池应用的全产业链技术突破,加快掌握更多关键核心技术;另一方面,加强产业及市场协同,统筹指导联盟成员凝练自身研发与产业优势,在氢能利用技术、安全技术、标准上开展深度合作,推动氢能和燃料电池在国防、分布式能源、汽车动力、储能装备等方向的跨领域应用,建立融投资机制以吸引风险投资和发起基金,加速推广中国的氢能产业布局,共同推进中国氢能社会的构建。

加氢站作为燃料电池汽车的配套基础设施,随着燃料电池车辆的推广应用,其建设与推广也受到了重视。据 H2stations.org 统计,2016 年全球新增 92 座加氢站,其中 83 座是对外开放的,其余 9 座则专门为公交车或车队客户提供服务。从地区分布来看,日本新增 45 座,位列增长数量榜首,比 2015 年的 28 座增加了 17 座;北美新增 25 座,其中 20 座位于加利福尼亚州;欧洲新增 22 座,比 2015 年的 19 座增加了 3 座,其中 6 座位于德国,德国公共加氢站总数增至 22 座。

另外,德国还有 29 座加氢站正在建设或即将开放,超过美国,后者正在建设的加氢站有24 座。为了适应规模化运营的需要,加氢站的日供氢能力逐渐提高。随着氢燃料电池汽车的推广,每天可为 30-50 辆客车或100 辆乘用车提供加氢服务的加氢站逐渐出现并成为主流。

加氢站运营呈现集成化、模块化发展的新趋势,混合站数量逐渐增长。混合形式从独立式加氢站、加油站并设加氢站,发展到加油站、加气站、加氢站三站合一,以及与便利店并设、与充电桩并设的加氢站。为燃料电池汽车的普及提供了更多样化的基础设施解决方案。

过剩的氢能源使燃料电池交通工具成为现实。世界各国及地区包含加利福尼亚州、欧洲、日本等都在积极出台关于加氢站建设方面的国家政策或地区政策,在这些政策中,对于截止到2020年及2030年的加氢站数量都有着明确的规定。作为加氢站设计和建设的行业领导者,在过去的15年中,加拿大氢能在世界范围内已经参与到50座以上的加氢站项目中。加拿大氢能参与这些项目的方式有两种,或者直接为最终客户提供交钥匙解决方案,或者为项目组织者提供技术支持和产品。

加氢站设计是非常复杂的,受很多因素控制。首先是压力,取决于不同车型:一般情况下,小车加氢的压力是700bar,重型车辆(公交车、卡车等)和轻型车辆(叉车)加氢的压力是350bar。一辆氢燃料电池小车在700bar的压力下可储存5kg氢气,而一辆公交车在350bar的压力下可储存35kg氢气。1kg氢气可保证一辆小车行驶100km,7-8kg氢气可保证一辆公交车行驶100km。一般情况下加一次氢可行驶400-500km。加氢站的产气量必须满足每日总用氢量以及连续的加氢需求(每小时为多少辆车加氢)。

储氢罐、压缩机和制冷单元的选择有一定的影响,要保证足够的制冷能力,以满足氢气在高压下安全运输,并符合国际运输标准。HRS系统根据车辆的燃料需求,提供高压缩的氢气以节省车主的压缩成本,高质量的氢气也保护了燃料电池。总之,加氢站的设计需要足够广泛的专业知识和足够多的经验,加拿大氢能就满足这些条件。

现场制氢系统:碱液或PEM水电解系统

氢气压缩机:将氢气压力从10/30bar增加到450bar(公交车加氢压力)或850bar(小车加氢压力)

储氢系统:由压力不同的储氢罐组成

控制面板:控制整个系统,按照用氢需要控制压缩和储存过程,检测氢气流量,控制氢气纯度

制冷系统:将氢气冷却至-40℃

加氢机:客户服务终端,350bar或700bar标准设备


 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的行业性、非营利性的社会组织,主管部门为工业和信息化部。协会成立于1989年12月,现有460多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、电池设备分会、动力电池应用分会等十个分支机构。
本会服务范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子和锂聚合物电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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