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氢燃料电池离我们还有多远?


  《职业经理人周刊》   猎头班长v微博   微信:AirPnP   2018/2/6
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当前,多地地方政府布局氢能小镇,将氢经济作为战略优先发展产业并全力推动。一些企业也瞄准时机转型,朝氢能“扑了上去”。氢能作为一种绿色、清洁、无污染的新能源,在地方政府、资本与企业的合力下,氢能源领域投资呈现遍地开花之势。那么,氢能源领域投资热点——氢燃料电池离我们生活还有多远?中国化工报记者对此进行了采访。
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优势:氢资源充足
 
燃料电池的氢气来源主要有天然气制氢、煤制氢、甲醇制氢和电解水制氢等路线。这些路线在技术成熟度、成本方面表现各异。
 
北京低碳清洁能源研究所氢能研发部经理何广利表示,目前受技术限制,电解水制氢方式无法实现大规模工业化生产,无法满足燃料电池汽车的需求。天然气制氢可以实现大规模工业化生产,但天然气价格波动剧烈,对企业制氢有较大影响。而煤制氢的工艺成熟,是当下主流制氢方式。
 
中国工程院院士、神华集团科技发展部总经理顾大钊介绍,煤制氢每千克氢气生产成本8元多,每千克氢气的生产会排放出16千克二氧化碳,加上捕捉和封存这些二氧化碳的费用,煤制氢综合成本在大概在12元~13元/千克氢。深圳伊腾得新能源有限公司高级工程师陈刚告诉记者,甲醇重整制氢,氢气的完全成本大概每千克也在10元以上。
 
中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉表示,目前我国焦炉煤气、合成氨、甲醇、氯碱等行业每年副产氢近千万吨。衣宝廉表示,要采用副产氢或弃风等电解水制氢,生产加上运氢费用,每千克氢的费用在20元左右;即使考虑加氢站的折旧费和运营费,也不会高于30元/千克。轿车使用一千克氢可运行100千米,这与6~7升油相当,按现在的油价需40~45元。因此在我国有大量副产氢的优势下,燃料电池车大规模示范运行经济性有极大优势和盈利条件。
 
瓶颈:储运技术难
 
产氢与用氢不在同一地方,将氢储存和运输到用氢地点——加氢站,是燃料电池车大规模应用的关键环节。
 
氢气是世界上已知的密度最小的气体,一个中型燃料电池轿车运行500千米约需6千克氢作为燃料,在标准状态下,这些氢气的体积与车身的体积相当。由于体积过大,不能满足应用,因此需提高氢的储存密度。理想的储氢方式不仅要求高储氢密度,而且要求快速吸、放氢,在3~5分钟内完成车载充氢,同时还要求使用寿命长、安全性能好、价格成本低。目前,压缩储氢、液态储氢是比较主流的方式。我国主要是高压气态储氢,储氢压力主要有35兆帕和70兆帕两个等级,即便加压,容器中氢气重量也非常有限,一辆载重35吨的氢气运输车,其容器中氢气的重量只有几百千克,运输效率较低。同时,由于氢气在储存运输过程中需要进行压缩或液化,耗能非常高。这些都使投资成本大幅增长。加上氢气本身具有危险性,不适宜长期储存。何广利认为储存与运输成本高且存在安全隐患,成为了氢能源利用的一个关键瓶颈。除此之外,液态储氢能量密度高,但由于氢的临界温度极低,液化氢气需深冷至-253℃以下,液化过程中需要消耗氢气本身能量的30%,液态氢会“吸收”金属容器生成氢化物,降低氢气的纯度,由于“氢脆”作用的存在,需要使用特殊材料,成本大大上升。中国工程院院士曹湘洪认为,当前压缩储氢、液化储
 
氢技术与装备研究的重点是承压70兆帕和90兆帕氢气瓶用的低成本碳纤维材料生产技术和氢气瓶制造工艺及装备技术,高压氢气瓶及液氢储罐使用寿命检测评估技术。
 
记者了解到,固态储氢成为当前研究的热点,就是利用氢气与储氢材料之间发生物理或者化学变化进行氢气储存的一种储氢方式。不过该类研究大多仍处于探索和改进阶段,对材料的规模化生产以及循环利用还没有系统深入的研究。
 
模式:推广合建站
 
“现在氢能产业发展最大的障碍之一是基础设施建设。”佛山市副市长许国说。
 
据了解,由于投资成本、安全、审批等多方面原因,与一些发达国家相比,中国的加氢站布局和建设仍处于缓慢起步阶段。有业内人士认为,由于加氢站建设滞后,导致汽车制造商不愿意投资生产氢燃料电池车,因此造成恶性循环,影响燃料电池汽车商业化推广。
 
不过,一种新模式的诞生,或许会助推加氢站建设。
 
近期,全国首个加氢加油合建站——广东南海加氢加油合建站开建。中石化广东石油分公司选定西樵樟坑(青龙)加油站和桂城吉祥加油站实施加氢加油合建站改造。将在原有加油站基础上增设加氢功能,该合建站的合建形式为二级加油站与三级加氢站合建,合建后为一级加氢加油合建站。
 
在业内人士看来,这种利用现有加油站改造为加氢加油合建站的建设模式,将是推进加氢站建设最为快速、便捷和有效的途径,也是我国加氢站建设全面赶超欧美和日本等最为现实的捷径。
 
事实上,合建站在技术层面已经不成问题,且已有国家标准。全国氢能标准化技术委员会委员韩武林表示,中国已经建立发布了22项氢能标准,特别是加氢站的标准、使用安全规范、技术规范、储氢系统的安全规范都有,只要按照国家标准严格执行就可以保证安全。
 
从成本上看,在加油站基础上增设一个加氢装置只要500万元,且不用重新规划选址,而新建一座加氢能力大于200千克/天的加氢站费用约为1000万元。在氢能产业市场化发展的早期,可实现”以油养氢、以油补氢“,并实现提前布局和抢占氢能资源的先机。同时,中石油、中石化也已意识到未来汽车的发展方向是清洁能源车辆,有内在的积极性,站场原来的人员经培训就可变成加氢站工作人员,有效降低人力成本。
 
有专家提出,也可以探索加油、加氢、充电“三合一”建站,学习和借鉴韩国在加氢站建设方面的经验,试点和探索CNG/LNG加气站改建加氢站,打造加气站改建加氢站的示范项目。(记者 张兴刚)
(来源:中国化工报)


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