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【中科院】周远院士:大规模高效低温压缩氢及储运关键技术
作者:新能源商会 时间:2018-11-28 16:31:00 

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中科院

近日,以“多能互补”为主题的第十二届中国新能源国际高峰论坛(NEX2018)在北京·国家会议中心隆重召开。在新能源汽车分论坛上,中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员周远以“大规模高效低温压缩氢及储运关键技术”为主题发表演讲。

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氢的来源有很多。譬如煤,优质煤里面的氢含量大约在400立方米。它有以下几个优点。第一,比如说光电、风电不好处理,不好上网时,可以用来制氢,制氢之后可以储存起来运走,氢燃烧的时候,产物是水,环保无污染。另外,它的热值很高,每单位质量产生的热量是天然气的2.5倍,是汽油的3倍。氢的热值是煤的4.4倍,氢燃料电池做分布式能源,安全性比天然气、汽油要好。发展氢能对于解决我们国家能源,降低大气的污染,包括国家的能源供应都有很重要的意义。

飞机要用汽油或者是燃料,都会产生二氧化碳,氢从长远来说可以作为航空交通的能源。氢大量的应用都在石油化工工艺,比如说甲醇、石油炼化。在冶金、电子工业产品等方面都是大有用处的。另外,氢作为最清洁的能源可以做到零排放,未来大规模取代煤炭的还是燃料电池,不过这个需要集体共同努力。风能跟太阳能上网是一个很大的问题,所以储成氢能,液化氢都可以保存起来运走,作为储能来说也是很有前途的。

北美大规模生产氢的有15座生产厂,每天的产量大概是400吨。欧洲每天的生产量是20吨,亚洲主要是日本比较多,有16个生产厂,生产量是每天50吨。中国现在最少,除了101站,就是航天部的,还有海南的,大概是每天3吨,所以差距很大。美国有三分之一的氢变成液体,其中三分之一以上用在石化电子行业,还有不到20%的是用在航空航天领域,超过10%是用于燃料电池车辆。

把氢变成液体氢的话需要达到零下263度。氢液化之后还有一个性能,因为氢的结构里面有自旋、左旋、右旋,转换的时候要把氢热蒸发,液体的时候蒸发的比较快,时间久了压力会变高。低温液态氢的成本低,比液化氢要低很多。从80K-20K消耗的功能很多,低温高压氢要优于液体氢,它储存起来省很多,所以提倡用200大气压的低温氢,零下190度左右。制备储藏简单,也不要很多设备,只要通过液氮,钢铁工业里面生产出来的液体氮为零下190度,所以安全性很好,经济性也很好,提倡用80K的200大气压来储存。如果用36T卡车来运,50大气压成本大概是7块钱,200大气压的时候还不到6块钱,氢的运输成本也是在200大气压的时候最少,所以最终的压力选取200大气压比较合适。

燃料电池在美国或日本,不是用在小车里面,而是用在大巴车,大巴车的储运压力和长途运输压力一般是一致的,氢压力是一样的。100公里的氢,液体氢运输成本是17元,高压低温氢是9块多钱,压缩氢是日本人都在用的,是17元左右,如果是200公里,液体氢运输成本是26.43元,高压低温氢是17.72元。如果到1000公里,运送来说的话,液体氢运输成本22.8元,高压氢是22.42元,差不多。

氢是未来能源的目标,但是从燃料电池来看,还需要有一个过程,一是成本比较高,主要还是压缩效率。随着技术的发展,如果液体氢量比较大,用液体氢比较合适。如果储氢,有风电或者是太阳能电不能上网,要储存起来,用压缩氢和液氢都很好,可能用液氢更好一点。如果是用燃料电池,而且想比较快的上,可以考虑用低温压缩氢。当然国外也有好多种方法,不管是日本还是德国也好,里面是一个铝胆,外边包碳纤维,这个成本非常高,做一个这样的容器,光是化学容器就需10万,现在比较好的方法是80K的高压氢。高压氢与液氢都存在一个问题。外面热进来的时候温度要相对升高,80K比较好,因为保温做起来比较容易。当然最好的是,比较简单的,像日本这样的,压缩氢,因为要做液体氢的话还要制冷到20K。总体来说,在不久的将来,如果快的话用八年到十年的时间燃料电池非常有前途,但取决于它的技术进步及大家的努力程度。燃料电池本身的铂消耗比较多,现在在逐渐降低,成本也随之降低。从长远来看,液氢不管是天上地下都是有很大发展空间的。

 

来源:中华新能源网
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