虽然我国液氢生产与应用历史悠久,是世界上最早使用氢燃料发动机的国家之一,但技术和装备长期局限在航天军工领域,民用领域相关技术和装备缺失,液氢产量低。与国外先进技术相比,液氢技术和装备水平还有显著差距。全国氢能标准化技术委员会高级顾问、首任主任委员陈霖新指出,液氢生产与应用涉及的几个行业已被美国列入商业管制清单,大规模液氢生产储运相关设备、材料和工艺技术受到进口限制,液氢技术和装备国产化任务迫在眉睫。
氢的储运是氢能产业发展中的关键环节
一直以来,氢的高密度储运技术是制约氢能产业发展的重要因素之一。
氢的储运技术是发挥氢能战略意义的重要支撑。氢能对促进我国能源转型,实现清洁低碳、安全高效的现代能源体系都具有重大战略意义,主要的实现路径是通过氢与多种能源形式耦合来大幅提升可再生能源在一次能源消费中的占比。考虑到我国可再生能源资源与负荷中心的逆向分布,缺乏低成本可靠的高密度储运技术限制了我国西部丰富的可再生能源制氢的潜力。
图1 中国与全球当前制氢方式构成(来源:中国石化)
氢的储运技术与终端用氢成本密切相关。数据显示,我国氢气产能达2500万吨,是制氢大国,据统计,已投产和在建的工业副产项目氢供应规模可达400万吨以上,初期示范应用成本较低廉的氢源相对容易解决,但当前技术水平下氢的中远距离储运大幅增加氢终端售价,不利于终端氢能应用领域的培育和发展。
图2 中国工业副产氢产能分布(来源:光大证券)
氢的储运技术也是健全氢安全市场监管体系的重要一环。氢的储运、加注等环节特种设备多,检测认证技术及相关标准仍在完善,在氢能安全受到强监管形势下,获得各界认可的高密度储氢安全体系建立对氢能产业市场准入和商业化发展至关重要。
发展液氢技术和装备具有重要意义
当前氢的储存分为高压气态储氢、低温液态储氢、化学储氢及吸附储氢等多种方式。
高压气态储氢为当前主要储氢方式。其中,钢制氢瓶和压力容器最成熟,20MPa钢制氢瓶应用广泛;车载高压氢瓶中,35MPa碳纤维缠绕Ⅲ型瓶仍是国内主流,70MPa碳纤维缠绕Ⅵ型瓶仍待推向市场。
低温液态储氢在国内航天工程中已成熟使用,民用领域还处在起步阶段。化学储氢常见于有机液体储氢、氨等化合物储氢,吸附储氢以金属氢化物储氢为主,这些储氢方式尚处于示范应用阶段。