鉅大LARGE | 點擊量:2927次 | 2018年11月30日
氫能:21世紀最具發展潛力的清潔能源
一直以來,氫能都被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源。隨著近幾年氫能應用技術發展逐漸成熟,氫能產業發展受到了世界各國的廣泛關注,美國、日本、德國等發達國家相繼將發展氫能產業提升到國家能源戰略高度。2016年國家發改委、國家能源局等聯合發布了《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》,標志著氫能產業已被納入中國國家能源戰略。
眾所周知,氫能可廣泛應用于燃料電池車輛、發電、儲能,也可摻入天然氣用于工業和民用燃氣。氫能作為清潔的二次能源,能夠部分替代石油和天然氣,成為能源消費的重要組成部分。然而,目前氫能行業的發展依然面臨著四大難題:一是需要具備豐富的氫源,二是常溫高壓下氫的儲存及運輸問題,三是廉價、高效、長壽命的燃料電池,四是需要充足的基礎設施。因此,如何更好地開發和利用氫能,成為當下最為緊迫的課題。
11月13日,由中國高科技行業門戶OFweek維科網、高科會主辦,OFweek氫能網承辦的“OFweek2018中國氫能行業高峰論壇”在深圳隆重舉行。借此時機,OFweek氫能網特意采訪了中國地質大學(武漢)可持續能源實驗室主任、國家特聘教授程寒松博士,就有機液體儲氫技術的發展現狀、技術進步、未來氫能和燃料電池的市場前景等行業熱點問題進行了深入的交流與探討。
儲氫技術市場化技術優勢顯現
目前,從國內發展情況來看,大量工業副產氫和未上網的電,以及價格合理、長壽命燃料電池的出現,已經解決了氫能經濟發展中的兩大挑戰,接下來需要處理好氫能儲運和基礎設施建設層面的問題。而基礎設施在很大程度上依賴于氫的儲存和運輸方式,因此解決好以常溫常壓、安全、高效、廉價的液態儲氫技術為代表的氫能利用的關鍵技術具有重大的現實意義。
而在實現儲氫技術市場化應用上,程寒松向OFweek氫能網表示:“目前還很難去量化市場化指標。大家知道,如果想要達到初步實現的構想,那么一座城市就至少需要幾百輛在運營的氫燃料電池車。然而,據國內的實際情況反饋,高壓氫根本不能進到市內,極大地限制了其應用。但是,如果我們采用液體有機儲氫和運氫就沒有這個問題,會非常安全。要實現儲氫技術市場化,就必須率先解決加氫站的問題。”
同時,程寒松進一步介紹說,相較于高壓氣態儲氫、低溫液化儲氫技術以及其他化學儲氫技術,有機液體儲氫技術有幾個非常重要的優勢:
首先,有機液體儲氫技術體積儲氫量密度比高壓氫要高。700個大氣壓下每升含氫量只有39克。中國目前采用的是350個大氣壓,每1升含20克氫。深冷液化到-253℃,每1升含70克氫。而我們這個有機液體儲氫技術可以實現在常溫常壓下每1升含氫近60克,所以它的儲氫量是非常高的。
其次,有機液體儲氫能夠跟現有加油站等基礎設施完美匹配,只需要對現有加油站進行少量改造,就可以快速改造成一個加氫站,煉油廠就可以變成做氫油的工廠。實際上,用有機液體儲氫技術要做事情就是現在中石化、中石油正在做的事情。
其三,有機液體儲氫技術可以有效降低成本,能耗較低,并且運輸十分安全方便。
當然,對于有機液體儲能技術而言,目前的最大問題是要在汽車上給它施加200℃的溫度使氫釋放出來。那么,這樣的溫度從哪來呢?由于燃料電池廢熱品質太低,只有70度,很難把70度變成200度。所以,這就需要做好兩件事情:其一就是把燃料電池工作溫度提高,從而利用廢熱就可以把氫釋放出來;還有一種方式,就是讓氫油直接在燃料電池的膜電極上反應,打斷碳氫鍵,氫直接進入燃料電池,產物就是儲油和電,這個就是最終的解決方案。
有機液體儲氫技術沒有主要技術障礙
就目前國內外有機液體儲氫技術應用而言,程寒松介紹說,以日本為例,早期由日本政府主導,8個部門一起協作,諸多知名公司如日本巖谷、豐田等都在積極參與。他們也希望采訪液體有機儲氫的方式來儲氫和運氫。不過,他也向OFweek氫能網編輯坦言:“有機液體儲氫方式跟所選擇的儲氫載體和催化劑有關,而目前日本選用的載體不是很好,氫很容易加上去,而氫脫出來就非常困難。德國的有機液體儲氫技術也遇到日本類似的問題。”當然,歐洲跟日本都在不斷探索和發展。
程寒松認為,目前來說,有機液體儲氫技術要進行大規模推廣發展其實并沒有特別大的技術障礙,最大的阻礙可能就是人們對它的認識不足。雖然目前大都采用的是高壓儲氫,豐田也是高壓儲氫,但是從技術上來看,應用有機液體儲氫技術應該沒有主要的技術障礙。
在談到氫能行業缺乏標準之時,程寒松說道,“目前高壓氫國際標準已經有了,但是有機液體儲氫標準還沒有。我們的產業聯盟已經做了一些團體標準,現在正與中汽研、國家標委會在探討合作,來做有機液體儲氫的標準,這有利于有機液體儲氫技術的應用推廣。”
技術領先氫陽能源走在時代前列
目前,氫陽能源在有機液體儲氫技術方面已經走在了行業前列。那么,氫陽能源在有機液體儲氫技術方面具備哪些優勢,發展如何呢?
程寒松向OFweek氫能網編輯表示,目前氫陽能源是國內唯一一家做有機液體儲氫的公司。雖然利用有機產品如甲醇產氫的公司也有,但這種儲氫是不可逆的儲氫技術,而氫陽能源是可逆的儲氫技術。也就是說,氫陽能源所使用的載體并不被消耗,儲進去放出來,它還能再用,可以反復使用。
據他介紹,目前氫陽能源公司的這項技術,在世界范圍內都是最領先的。德國近年來也在開發有機儲氫技術,而且今年獲得了“總統科技創新獎”的提名。但是,德國的技術脫氫溫度要達到300多度,脫氫速度也比較慢,而且還需要用鉑來做催化劑。而氫陽能源脫氫溫度只需要200度,速度也比他們快20-30倍。在脫氫設備方面,同樣優勢也很明顯。
國內氫能和燃料電池市場元年開啟?
談到“2018年是否是國內氫能和燃料電池元年?”這一話題時,程寒松說道:“說到元年,很多人都這樣認為,我覺得也可以這樣說。但是,目前中國應該要做的其實是不要太分散。實際上很多人都對氫能市場抱有熱情,都在做,但是一哄而上不一定是件好事。”如果前期投入過熱,以致把整個行業弄亂了,就會導致行業資源分散,各種弊病就顯現出來了。
他進一步地介紹說,目前國內市場很好,政策上也特別支持。有些地方政府禁止燃油卡車進入市區,未來甚至燃油船也可能被禁止在江和湖里走。而如果用氫油的方式,整個架構跟現在的基礎設施是一樣的,做起來既方便又快捷。現在所有的基礎設施都有,如果把國內大量不能上網的電和不能用的工業副產氫利用上去,將是一件了不起的事情。
程寒松認為,未來中國的氫能和燃料電池市場發展會逐漸跟世界水平接近。跟電動汽車一樣,中國將成為燃料電池應用最多的國家。至于技術水平是否最高,現在還很難說,完全取決于其消納能力。從自身與國外公司接觸來看,國外相對比較開放一些,因此可以把國外一些好的技術吸納進來,相信未來中國的燃料電池行業還是可以發展得非常健康的。
燃料電池PK鋰動力電池,誰主沉浮?
對于燃料電池汽車與市場主流鋰動力電池汽車未來發展前景,程寒松認為,大規模動力鋰電池可能對電網造成很大的沖擊。例如在深圳,如果10%的汽車同時在充電,這對電網造成怎樣的沖擊是可以想象的,更何況如果是50%怎么辦呢?電網可能根本承受不了。可以看出,純電動鋰電池車目前看來只是過渡,未來一定是燃料電池和鋰電池的“電電混合”。換句話說,就是以燃料電池為主,以鋰電為輔。
他進一步解釋說:“燃料電池有一大特點,如果輸出功率總是起伏變化,壽命會下降。而如果能夠使燃料電池比較平穩地輸出功率,那么燃料電池壽命會長。但這個時候,如果啟動加速怎么辦呢?這就可以用鋰電池來輔助。所以說這兩者電電混合的話,效率會變得非常高,使用壽命也會很長。”
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