液氫產(chǎn)業(yè)走向民用
來(lái)源：氫能產(chǎn)業(yè)通 2023-05-09
儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)是制約氫能規(guī)?；l(fā)展的重要因素。液氫具有攜氫密度大、運(yùn)輸成本低、儲(chǔ)氫純度高等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)逐漸由航天航空部門(mén)走向民用領(lǐng)域。
“2020年以來(lái)，國(guó)家對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)重視程度持續(xù)加大，相關(guān)政策、項(xiàng)目不斷落地，企業(yè)積極入局。未來(lái)幾年，國(guó)內(nèi)液氫產(chǎn)能將達(dá)到400噸/天，已明確建設(shè)日期和已開(kāi)工的項(xiàng)目規(guī)模大約有28噸/天，具備了液氫推廣的基礎(chǔ)?！?/p>
在日前召開(kāi)的首屆北京氫能產(chǎn)業(yè)大會(huì)暨京津冀氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上，北京福田汽車副總裁秦志東指出，液氫民用化正迎來(lái)加速發(fā)展。
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從“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”走向“點(diǎn)到面”
我國(guó)有幾十年的產(chǎn)氫制氫用氫歷史，是全世界最大的產(chǎn)氫國(guó)和制氫國(guó)。
“這兩年氫行業(yè)發(fā)展迅速，主要是受益于交通能源用氫需求猛增的激勵(lì)?！北本┲锌聘缓５蜏乜萍脊練淠軜I(yè)務(wù)中心總經(jīng)理寧永強(qiáng)認(rèn)為，過(guò)去在石化、電子、冶金行業(yè)氫應(yīng)用已經(jīng)成熟，其供氫模式是“點(diǎn)到點(diǎn)”供應(yīng)，比如石化工廠里建一個(gè)制氫裝置、一個(gè)加氫裝置，用一條管道連接，即可實(shí)現(xiàn)高效、大規(guī)模、低成本的輸送。隨著交通能源的迅猛發(fā)展，氫氣要運(yùn)到各個(gè)加氫站變成“點(diǎn)到面”的供應(yīng)模式，就較為吃力。
“高壓氣氫運(yùn)輸效率較低，一輛長(zhǎng)管拖車有效載氫量只有260公斤左右，其運(yùn)輸成本可能超過(guò)氫氣本身的成本。”在秦志東看來(lái)，液氫是未來(lái)解決氫能大規(guī)模儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)挠行侄?。他介紹，70兆帕高壓儲(chǔ)氫罐單罐容量一般不超過(guò)5立方，而液氫壓力較大，目前全球最大的液氫儲(chǔ)罐達(dá)3800立方，挪威還在計(jì)劃建設(shè)50000立方的球型儲(chǔ)罐，其儲(chǔ)量相當(dāng)于三峽水電站年發(fā)電量的1/900，容量非?？捎^。1輛液氫運(yùn)輸車相當(dāng)于15輛氣氫運(yùn)輸車的運(yùn)氫量，對(duì)道路、資源的占用大幅減少，大批量、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸成本較低。
秦志東進(jìn)一步指出，隨著國(guó)家對(duì)氫能及燃料電池汽車的支持，以及技術(shù)的突破、車輛規(guī)模化推廣、基礎(chǔ)設(shè)施的完善，車輛總擁有成本會(huì)快速改善，預(yù)計(jì)2030年前后氫燃料重型卡車產(chǎn)品將迎來(lái)爆發(fā)，同時(shí)進(jìn)一步推動(dòng)液氫行業(yè)的發(fā)展。
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亟待建立液氫標(biāo)準(zhǔn)體系
液氫是采用低溫制冷設(shè)備將常溫氫氣降溫直至液化而得到的產(chǎn)品。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)液氫主要用于航空航天和軍事領(lǐng)域，民用領(lǐng)域只有零星的示范項(xiàng)目。受益于燃料電池汽車開(kāi)展民用液氫的探索，這種情況正在慢慢改變。
航天氫能科技公司副總經(jīng)理安剛認(rèn)為，液氫發(fā)展道路與液化天然氣發(fā)展過(guò)程類似。天然氣一開(kāi)始是使用高壓氣態(tài)儲(chǔ)存，裝備在乘用車上。隨著技術(shù)的發(fā)展，液化天然氣在很多重型運(yùn)輸車上得到大規(guī)模應(yīng)用，世界天然氣貿(mào)易也以液化天然氣為主。發(fā)展液氫的主要作用是替代石油、天然氣等化石能源，解決脫碳背景下的能源分散性供應(yīng)問(wèn)題。
相比天然氣，液氫還多了一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景——作為工業(yè)特種氣體使用，液氫純度可達(dá)99.9999%以上，可用于特殊領(lǐng)域，比如半導(dǎo)體行業(yè)的氧化、退火、外延和干蝕刻等工藝。據(jù)估算到2060年，交通能源、氫氣煉鋼、化工加氫年需用氫量達(dá)3億噸。其中，氫氣煉鋼、化工加氫大多采用管道供應(yīng)，交通能源一般以液氫儲(chǔ)運(yùn)為主，初步估算年需1.5億噸。在管道完全分布之前，氫氣煉鋼、化工加氫也將部分由液氫儲(chǔ)供。
整體來(lái)說(shuō)，中前期液氫供應(yīng)為主，遠(yuǎn)期管道輸送為主，液氫儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>
液氫前景廣闊，但仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。江蘇國(guó)富氫能技術(shù)裝備公司聯(lián)合創(chuàng)始人魏蔚坦言，目前液氫行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)多偏向于裝備產(chǎn)品，針對(duì)于檢測(cè)、安全管理的標(biāo)準(zhǔn)還處于空白狀態(tài)，亟待國(guó)家層面加大液氫標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與突破。
氫氣液化核心技術(shù)也還受制于人。秦志東指出，國(guó)內(nèi)液氫相關(guān)裝備設(shè)備和核心部件，比如氫液化環(huán)節(jié)的氫氣壓縮機(jī)、低漏率低溫?fù)Q熱器；液氫儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的液氫儲(chǔ)罐、車載液氫系統(tǒng)等還依賴于進(jìn)口，同時(shí)液氫基礎(chǔ)設(shè)施缺失，有待產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同加大技術(shù)攻關(guān)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
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系統(tǒng)安全是商業(yè)化關(guān)鍵
液氫何時(shí)能在國(guó)內(nèi)規(guī)?；逃?？當(dāng)務(wù)之急是解決安全顧慮。液氫是一種極易燃燒的物質(zhì)，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中，操作不當(dāng)或設(shè)備出現(xiàn)故障，可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。
“2013年，法國(guó)卡爾維亞市的液氫加注站發(fā)生爆炸，造成人員傷亡；2022年，日本液氫船Suiso Frontier發(fā)生氣壓控制設(shè)備故障，甲板上的氣體燃燒裝置（GCU）排氣管發(fā)生短暫燃燒；今年3月，日本搭載氫發(fā)動(dòng)機(jī)的卡羅拉在測(cè)試過(guò)程中著火?！敝袊?guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院高級(jí)工程師朱鳴提醒，液氫特種設(shè)備在美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)已實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，各項(xiàng)技術(shù)均已相對(duì)成熟，但是我國(guó)液氫容器、氣瓶裝備的數(shù)量，閥門(mén)、容器的國(guó)產(chǎn)化水平，以及基于這些設(shè)備所需要的檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)手段相比國(guó)外還處于落后狀態(tài)。
“系統(tǒng)的安全是我國(guó)液氫走向民用、走向商業(yè)化的關(guān)鍵?！痹诰┨旌５蜏卦O(shè)備有限公司總經(jīng)理李偉看來(lái)，液氫的特種設(shè)備，既要有生產(chǎn)許可也要有監(jiān)督檢驗(yàn)?！皣?guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，讓地方主管部門(mén)有依據(jù)地檢驗(yàn)產(chǎn)品，發(fā)放驗(yàn)證證件，讓它變成一個(gè)商品，這是推動(dòng)液氫裝備走向民用領(lǐng)域的重要一步。液氫屬于?；?，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用的突破非常關(guān)鍵，不然僅在一個(gè)加氫站自己液化自己用非常局限。優(yōu)先選擇一些特定場(chǎng)景，小規(guī)模示范應(yīng)用，逐步有序放開(kāi)?！?/p>
