氢的液化是支撑氢气大规模收集、储存与运输、应用的一种专业技术。液态氢和气态氢相比,在装载量、装载时间、装卸时间、储蓄压力、占地面积都有突出优点。目前美国、欧洲和日本等国家已抢先开展液氢运输,并已形成比较规范的标准,而中国仍然以气氢为主,液氢方面缺少相关的技术标准和政策规范,相关技术也亟待突破。 1月11-13日,中国电动汽车百人会论坛(2019)在北京钓鱼台国宾馆召开,北京中科富海低温科技有限公司总经理高金林在会议上针对液氢话题发表了精彩演讲。 高金林表示,中国从2006年为北京奥运会开始到现在建了十几座加氢站,虽然这些加氢站加氢量比较小,加氢能力也比较小,但是有力地推动了我国燃料电池汽车的发展。 根据国家规划,到2025年或将实现5-10万台燃料电池汽车的保有量,届时每年加10-60万吨氢,要解决氢的加注运输及用氢成本问题。有效的解决方案需要解决几个问题:一是怎样保证大规模用氢;二是如何保证氢的储存运输;三是如何让加氢站在盈利模式下运营。 全球加氢站建设方面,现在共约有400多座加氢站,其中1/3是液氢储运的加氢站,大部分在欧美,其次在日本。全球液氢总产能每天大概470吨,其中美国最多,每天300多吨,有15个液氢工厂。同时美国液氢的销售量也位于全球第一,一年10万吨左右。2019年,有两家公司要在加州建2座30吨左右的氢液化工厂。 欧盟拥有林德、法液空两家大型液氢装备制造商,日本力推液氢的储存和运输,是全球首个计划用液氢船进口液氢的国家,计划在每个城市建立液氢的门站,从海上来运液氢,然后再运输到各个加氢站。 液氢优势方面,储运上,和气态氢相比,在装载量、装载时间、装卸时间、储蓄压力、占地面积都有突出优点;成本上,液态跟气态相比,运费大概是1/8;液化成本目前大概1度电液化1立方的气体,以后可以到0.7、0.6、0.5,相对其他的成本,液化成本其实较低;加氢站的建设成本,液态氢的加氢站比气态加氢站的成本少16%。 归结来看,从不同的资金方式、不同的运作方式,生产每公斤的氢,生产运输、分销和加注成本等多方面比较,最终结果都是液体储运、加注、用氢成本最低。当每个加氢站的加氢量达到每天1吨以上,将不得不考虑选择用液态氢的储运和加注。 储运技术方面,液化氢是传统的技术,在上世纪50年代初,中国科学家就带领着团队实现了氢的液化,但氢液化的装备和液氢的产业化却没有实现。氢的液化流程的选择主要取决于液体量和液化工程的实际情况。中科院理化所通过国家两个专项,掌握了氢的关键技术、关键设备技术,所有的系统和关键零部件都已经实现了国产化。 与之相应的,液氢的储罐首先要解决30天、15天左右怎么样保持氢的零排放,移动式的液态储罐要保持15天到20天采用不同的工艺、不同的方法,能够保证在运输过程中实现氢气的零排放。 还有就是高压低温液氢泵,主要用于加氢站的加注,应用这个高压低温液氢泵,可以降低加注的能耗,降低加氢站用地面积,加快加注时间。中科富海以及国内相关企业正在对这种高压低温液氢泵进行研制。 中科富海方面,公司是中科院理化所成果转化的一个公司,在国家两个专项的支持下,立足于氢的液化、液态氢的储存运输和加注设备的国产化和产业化。每小时1000L左右的氢液化装置现在正在组装制造,今年将在上海投运。 中科富海和美国AP公司合作,将在广东中山市建立我国首座商业化液态储运式的加氢站,与之配套的还有固定式和移动式的储罐,设置了一个外置氢的BOG回收装置,实现存放以及运输过程的零排放。