隔膜式壓縮機(jī),靠金屬膜片在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動來壓縮和輸送氣體??梢哉f,它是加氫站最核心的設(shè)備,目前已經(jīng)有一些加氫站與壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)展開了合作,雖然無法100%消化成本,但未來50%的成本降低還是可期的。
可喜的是已經(jīng)有一些企業(yè)開始推出自主產(chǎn)品,北京天高隔膜壓縮機(jī)便是其中的代表,他們推出的產(chǎn)品,在生產(chǎn)、監(jiān)測,新曲面不但使膜片工作應(yīng)力均勻,外緣應(yīng)力幅小,同時還增大了膜腔曲面約20%。這樣的創(chuàng)新不僅提升了隔膜的工作容積,還延長了壽命。
2018年1月,“十二五”863計劃、先進(jìn)技術(shù)能源領(lǐng)域“基于可再生能源制/儲氫的70MPa加氫站研發(fā)及示范”項(xiàng)目通過驗(yàn)收,87.5MPa纏繞大容積儲氫容器采用了碳纖維全纏繞增強(qiáng)鋼內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)形式,解決了結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝、密封、氫脆等多個技術(shù)難題,填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
在加氫設(shè)備方面,張家港富瑞氫能加氫機(jī)已經(jīng)取得了國內(nèi)整機(jī)防爆認(rèn)證,供應(yīng)了國內(nèi)超過15座加氫站項(xiàng)目。
當(dāng)然,還有一個事兒得放在很重要的位置去說。既然國內(nèi)的加氫站基本上都是外供氫加氫站,氫氣運(yùn)輸就尤為關(guān)鍵。
目前鋼鐵企業(yè)的副產(chǎn)氫氣是加氫站氫氣的主要來源,其被使用高壓氫氣瓶集束拖車運(yùn)輸。舉個例子,每輛拖車裝有18個高壓氫氣瓶,每次可以以20MPa的壓力運(yùn)送4000Nm3的氫氣。平時站區(qū)里停泊2輛拖車,另有1輛拖車往返加氫站和氫源之間,運(yùn)送氫氣,并替換站內(nèi)空車。
這些拖車上裝有壓力傳感器,可以遠(yuǎn)程監(jiān)測拖車?yán)锏臍錃饬?。此加注方式可以大大降低氫氣壓縮機(jī)的功耗,同時減少站上所需高壓氫氣儲罐的容積。
氣氫拖車,被行業(yè)普遍認(rèn)為是未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)最靠譜的方式?;?00km左右運(yùn)輸距離和每天10噸的運(yùn)輸規(guī)模來看,氣氫拖車的成本可以達(dá)到2.02元/kg。
在2018 All-Energy大會上,Calvera公司正式向BIG HIT(在獨(dú)立地區(qū)建立創(chuàng)新的綠色氫氣系統(tǒng))項(xiàng)目組交付兩輛氫氣管拖車。這兩輛新型拖車使得奧克尼(位于蘇格蘭北方沿海32km)氫氣管拖車車隊(duì)的車輛數(shù)目增加至5輛,這些管拖車安全高效地運(yùn)輸“綠色氫氣”。
當(dāng)需要長距離輸送大量氫氣時,還可以選擇液態(tài)氫的方式,因?yàn)橐簯B(tài)氫的能量密度要高于氣態(tài)氫,這也使其成為未來的核心發(fā)展方向。不過,氫氣的液化過程耗能較多,需要消耗運(yùn)輸?shù)臍涞哪芰?0%左右。由于冷氫與環(huán)境溫度之間存在明顯溫差,因此,對所用材料和絕緣也有很高的要求。
除了拖車運(yùn)輸,管道運(yùn)輸也是選擇之一,其可以長距離運(yùn)輸大量氫氣。不過,建設(shè)管道網(wǎng)絡(luò)的成本非常昂貴,尤其是在城市區(qū)域搭建網(wǎng)管,受到的限制非常多。
在國外有一些加氫站采用自制氫的方式,方式包括電解水制氫和天然氣制氫。電解水制氫的技術(shù)要相對成熟一些,裝置利用電力將水分解成氫氣和氧氣后,利用壓縮機(jī)將氫氣以高壓形式儲存在儲罐中,通過加注機(jī)完成向燃料電池大客車的氫氣加注。
天然氣重整制氫有很多優(yōu)點(diǎn),比如成本低,應(yīng)用范圍廣等。不過,這種方式所需要的設(shè)備初始投資較大,制備的氫氣還需要經(jīng)過純化工藝,這樣才能滿足燃料電池的要求。
北京低碳清潔能源研究所新能源中心助理主任何廣利坦言:“目前國內(nèi)的加氫站都是供氣氫,國外有氣氫、也有液氫。國外有一種方式,是可以站內(nèi)制氫的,就是加氫站里面制氫,然后給加注,我們國內(nèi)政策限制,目前還不允許?!?/p>
加油站改建技術(shù)也可實(shí)現(xiàn)低成本加氫功能的引入,其主要通過在原有加油站引入高壓儲氫罐和壓縮機(jī)等設(shè)備的方式完成加油站的升級。加州燃料電池聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,該方法將使加氫站建設(shè)成本降低200萬美元以上。但是,油氣系統(tǒng)的協(xié)調(diào)合作也對控制系統(tǒng)提出了非常高的要求。
移動式氫氣站被很多方面提及和應(yīng)用,2015年,豐田公司與Air Products公司合作,在加州新建設(shè)的加氫站建成前,為消費(fèi)者提供氫氣燃料。Air Products公司的移動加氫車使用蓄電池以及太陽能發(fā)電制氫,每車可以滿足30多輛車的加氫需求,每次可以為豐田MIRAI加注半罐氫氣。
此外還有一種無動力加氫車,依靠其自身到制氫廠充裝高壓氫氣,然后運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)加氫或移動加氫,可無需長管拖車供氫,無需壓縮機(jī),依靠智能加氫控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分級平壓加注,完成加氫作業(yè),同時監(jiān)控加氫過程中溫升影響、調(diào)節(jié)加氫速率。
希望在哪里
全國政協(xié)副主席、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席萬鋼曾表示:“發(fā)達(dá)國家把加氫站作為能源管理,創(chuàng)造了科學(xué)安全的氫加注建設(shè)和車載的氫罐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測體系,有力地推動了燃料電池汽車的商業(yè)化。我們建議,要借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)試點(diǎn)成果,抓緊研究氫能加氫站和儲罐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),來提升檢測能力,盡快破除標(biāo)準(zhǔn)的檢測障礙和市場準(zhǔn)入壁壘?!?/p>
從政策上來說,如果想要讓氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)形成商業(yè)化、規(guī)?;?,對基礎(chǔ)設(shè)施的扶持和補(bǔ)貼必不可少。但從國外的情況和純電動車的發(fā)展來看,除了政策上的支持,還需要國家為其打造一套全新、相對完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系,這就需要決心和魄力。
所以,想要將氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)發(fā)展到何種程度、對它的期待有多高,這些將是關(guān)鍵。