氢能正在走来
氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,二次能源。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等,但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。
氢气是公认的绿色可再生能源。国际氢能委员会(The Hydrogen Council)认为:全球将从2030年开始大规模利用氢能,2040年氢能将承担全球终端能源消费量的18%,2050年氢能利用可以贡献全球二氧化碳减排量的20%。世界主要发达国家都极为重视氢能源的发展。氢能源正以不可阻挡的姿态步入到我们的日常生活中。
在持续低迷的全球经济环境下,新能源行业成为为数不多的逆势增长点。在“双碳(碳达峰、碳中和)”目标的指引下,继太阳能、风能后,氢能作为公认的低碳和零碳能源正在脱颖而出。以燃料电池为代表的氢能开发利用技术取得重大突破,全球氢能全产业链关键核心技术趋于成熟。
氢气管道面临的主要挑战是材料的氢腐蚀。现有的输气管道通常为金属材料,在高浓度氢气的高压环境下会造成其性能的劣化,导致氢脆、气体泄漏等问题。因此,目前输氢管道的研究方向主要是纤维增强的聚合物材料。聚合物材料制成的非金属柔性管具有轻质、高强度、耐腐蚀的性能,且具有连续结构,可以生产更长管段。采用全聚合物结构则能保证管道在更高的压力下也不会产生氢脆,大幅降低氢气泄漏风险。
优沐科技(嘉兴)有限公司内,机器臂挥舞,将一个个巨大的玻璃纤维Ⅳ型压力气瓶搬运至指定位置。该公司拥有全球领先的氢能储运技术,“与传统金属容器钢瓶相比,我们的玻纤气瓶可以减少70%的容器自重,自重的减轻能使其储氢能力达到传统金属容器的2至3倍。
IV型储氢瓶为突破口。针对短途氢气运输与终端氢气携带两个环节难题,氢云链认为两个突破点:
关键突破点1:运输端提升单次运氢量。短途运输是终端站售氢气价格高企的核心原因,成为现阶段核心突破点。由于运氢车搭载的氢气重量远小于汽车自重(目前20MPa长管拖车运输效率约为1%),提高氢气质量对运输成本影响微小,因此提升单次氢气运输量可有效降低氢气运输单价。目前提升运输压力、储运设备大型化等是提升运氢车储氢主要的方式。
关键突破点:设备端减重降本。提升终端氢气携带重量、减小储氢设备体积、降低设备成本是提升氢能终端应用竞争力的三大关键。如III型瓶自重过大,对氢无人机性能影响明显;车载储氢系统降本速度远落后于燃料电池,已达燃料电池成本1/3甚至1/2,严重阻碍整车降本。
IV型瓶在储氢密度、轻量化、成本、寿命等方面优势凸显,成为两个关键突破点的重点发展方向,有望在短途氢气运输、终端氢气装载等环节替代Ⅱ型瓶和III型瓶,成为高压气态氢储运的主流。
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