今年3月22日,國家能源局印發的《2024年能源工作指導意見》中提出要編制加快推動氫能產業發展的相關政策,并要求地方推出落地政策;在7月的二十屆三中全會上,國家再次提出要通過健全體系、加快完善和落實綠色低碳發展的體制機制。氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的“21世紀終極能源”,正逐步成為全球能源轉型發展的重要載體之一,氫能產業正在迎來新的發展階段。
作為氫能產業鏈的關鍵環節之一,氫氣儲運裝備的發展對推動氫能行業進步起著舉足輕重的作用。今天,我們一起走進高壓氣態儲氫裝備發展史,了解其發展歷史與趨勢。
01
高壓氣態儲氫裝備的初步探索
從1783年法國化學家安東尼·拉瓦錫命名氫,到20世紀60年代中國開始對氫能開展研究,由于高壓氣態儲氫技術瓶頸、成本高昂及市場接受度低等因素,儲氫裝備技術發展緩慢;直到氫能逐步的興起,小規模、分布式儲存需求增加,國內儲氫裝備開始采用鋼帶錯繞式儲罐。這種儲罐采用鋼質內膽,外部用鋼帶錯繞提高強度,單個儲罐水是容積1-10立方米的圓柱體,工作壓力一般為45-90MPa,這種儲氫裝備儲存量較小,無法分級調壓,投放市場近10年后,逐漸被固定式瓶式容器組替代。
02 高壓氣態儲氫裝備的技術發展 隨著儲氫裝備技術的發展,瓶式容器組已成為目前的主流高壓氣態儲氫裝備。瓶式容器組由多個瓶式容器組成,可根據客戶需求自由排列組合,水容積可以達到數十立方,工作壓力一般為45MPa和90MPa,最高可儲存數萬立方氫氣。自2020年起,藍能先后面向市場推出國內首臺套45 MPa儲氫瓶式容器組、90MPa儲氫瓶式容器組,填補國內空白。藍能采用旋轉雙面噴淋淬火工藝攻克了厚壁容器淬透性難題,保證了儲氫容器厚度1/2處的力學性能符合設計要求,且單瓶幾何容積大,總容積相同的瓶組占地面積小,安全間距大,產品投放市場后迅速成為客戶首選,市場占有率遙遙領先。
03 儲氫裝備的未來趨勢 除了高壓氣態儲氫,目前還主要有低溫液態儲氫、有機液態儲氫、以及固態儲氫等儲氫方式。 儲氫方式比較: 儲氫方式 核心技術 優點 缺點 技術 氣態儲氫 高壓壓縮 成本較低 常溫操作 儲氫能耗低 充放速度快 儲氫密度小 儲存容器體積大 存在氫氣泄漏和容器爆破風險 技術成熟 當前應用最廣泛 低溫液態儲存 低溫絕熱 能量密度大 體積密度大 加注時間短 成本較高 制冷能耗大 絕熱要求高 技術成熟 主要應用在航空等領域 有機液態儲存 有機儲氫介質 儲氫密度大 穩定性高 安全性好 運輸便利 儲氫介質可多次循環使用 成本較高 脫氫溫度高 能耗大 氫氣純度不高, 有幾率產生雜質氣體 無主要技術障礙 固態儲存 物理或化學吸附儲氫 安全性好 儲氫密度大 氫純度高 運輸便利 可快速充放 成本高 儲放氫存在約束 熱交換較困難 放氫需在較高溫度下進行 尚在技術提升階段,已在分布式發電、風電制氫、規模儲氫中的到示范應用
目前高壓氣態儲氫裝備正向著更安全、大容積、高壓力、低成本、全過程運維監測方向發展。隨著碳纖維成本的進一步降低和技術的發展,鋼質內膽纖維纏繞瓶式容器組(II型)、鋁內膽纖維全纏繞瓶式容器組(III型)、塑料內膽纖維全纏繞瓶式容器組(IV型)也成為高壓氣態氫氣儲存的發展方向。
在移動出行領域,藍能與法國彼歐集團合資的彼歐藍能(上海)能源科技有限公司將生產全球先進的塑料內膽碳纖維纏繞儲氫瓶(IV型),它采用先進的內膽復合材料、以及塑料內膽與鋼質瓶口的“BOSS結構”,該產品量產后將進一步推動儲氫裝備在綠色交通領域的廣泛應用。 對于液氫儲存技術,目前已進入商業應用階段,在未來將存在巨大商業機會;而有機液態儲氫和固態儲氫受各種局限,預計短期內不會成為主流。
從2019年3月,氫能首次被寫入《政府工作報告》,標志著我國政府開始高度重視氫能產業的發展,到2022年3月,國家發展和改革委員會發布的《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》中強調了要將氫能確定為未來國家能源體系的重要組成部分,再到如今氫能行業政策規范的不斷推出與完善,儲氫裝備的技術進步一直伴隨著我國氫能行業的發展。藍能厚植氫能儲運裝備領域多年,見證了儲氫裝備行業從初步探索到快速發展的過程,也不斷積極融入行業發展大潮,迎接新的發展機遇。
來源:浙江藍能
原文始發于微信公眾號(浙江藍能):一起走進高壓氣態儲氫裝備發展史