登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
受益于国家和地方政府政策的推动,我国氢能与燃料电池产业发展迅速,全国将近30个城市进行了产业布局,个别城市已经构建了制氢、储氢、氢运输、加氢站以及车辆商业化为一体的全产业链体系。
但是氢能与燃料电池本身属于技术密集型产业,技术壁垒较高,产业链中的核心技术和专利大部分都掌握在国外相关公司手中。
尽管我国可以说是当今世界上氢能与燃料电池产业潜力最大的国家并拥有最大的市场,但是现阶段关键技术和零部件只能依赖进口来满足产业向前发展。
当前主要有三个方面是我国急需进行解决的,1、燃料电池电堆的自主化;2、氢气的高密度储存技术的突破;3、供氢基础设施的缺乏。其中供氢基础设施同样也离不开氢高密度储存的问题。
本文从氢储存的难点、储存史、储氢技术介绍、各储氢技术优缺点和应用以及国内外储氢技术代表性公司五个方面进行了阐述。
氢气储存难度为何如此大?
自从18世纪拉瓦锡给氢命名以来,对氢的研究已有200多年的历史,氢作为一种气态物质,人们一直致力于通过提高氢的密度将其储存来提高氢能利用的效率,但氢气储存难度较大,主要有以下三点原因。
第一,所有元素中氢的重量最轻,在标准状态下,它的密度为0.0899g/L,为水的密度的万分之一。在-252.7℃时,可变成为液体,密度为70g/L,仅为水的十五分之一。
第二,作为元素周期表上的第一号元素,氢的原子半径非常小,氢气能穿过大部分肉眼看不到的微孔。不仅如此,在高温、高压下,氢气甚至可以穿过很厚的钢板。
第三,氢气非常活泼,稳定性极差,泄露后易发生燃烧和爆炸。氢气的爆炸极限:4.0~74.2%(氢气的体积占混合气总体积比)。
工业气体储存发展史
氢气虽然是一种清洁能源,但从属性上属于工业气体的范畴。
最先把氢气收集起来并进行认真研究的是在1766年英国的一位化学家卡文迪什。
在18世纪,当气体在实验室生产和研究时,它们通常被储存在黄牛或猪的皮囊中,或被储存在专门制作的气袋中。
1783年,法国巴黎的Charles兄弟使用的第一批氢气贮气囊是用丝绸涂上一种橡胶溶液制成的。后来使用的是用油浸织品或涂有烫金漆的丝绸制作的气袋。
第一只压缩气体贮槽在1810年前后发明,被用来储存干燥的煤气。到了1850年前后,金属容器被制成出来用于储存氢气以及其他工业气体。
1888年,美国人Jacob Baur将液化的二氧化碳储存在钢瓶中。
与此同时,德国人Max和Reinhard获得了一项通过挤压制造无缝钢管的革命性生产方法的专利,标志着工业气体的储存及运输向前迈了一大步。
1892年,美国人James Dewar设计并制造了一种绝热容器,这种绝热容器叫“杜瓦瓶”,此项发明对储存和运输温度非常低的液态气体是一个非常大的贡献。并且在1898年Dewar成功的液化了氢气。
1939年,美国联合碳化公司的林德分部第一次用铁路贮槽车装运了液氧,后来在1950年开发了以液化形式配送氢气、氦气的贮槽车厢。
进入20世纪60年代,通过对液态气体贮槽和运输设计方面的改进,液化气体彻底改变了工业气体的配送。1960年,美国空气产品公司首次为美国空军设计、建造了容量为27000L的液氢拖车。
四大储氢技术
储氢技术按存储原理分为物理储氢和化学储氢两大类。
物理储氢主要有:液化储存、高压储存、低温压缩储存等。
化学储氢有:金属氢化物储氢、活性碳吸附储存、碳纤维和碳纳米管储存、有机液氢化物储氢、无机物储氢等。
还有一些将要探索开发的技术有:玻璃微球储氢、无机物储氢、高压及液氢复合技术、储氢合金与高压复合技术以及地下岩洞储氢等等。
上述储氢技术中有些只停留在实验室阶段,本文主要介绍的是目前较为成熟及前景较好的储氢技术,一共四种:高压气态储氢、低温液态储氢、固态合金储氢和有机液态储氢。
一、高压气态储氢
高压气态储氢是指在氢气临界温度以上通过高压压缩的方式存储气态氢,这种储氢方法是现在最常用并且发展比较成熟的技术,其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。
使用新型轻质复合材料的高压容器( 耐压35Mpa左右) 储氢密度可达2% 以上。
新型复合高压氢气瓶的内胎为铝合金,外绕浸树脂的高强度炭纤维,所以其自重比老式的钢瓶轻很多(图1)。
目前高压储氢主要的压力有15、35、70Mpa三种,70Mpa的高压储氢容器已经上市,其质量储氢密度可达到3% 。
人们正在研制100Mpa的高压储氢容器。我国现在可以自行制造35Mpa的高压储氢容器。
国外普遍使用70MPa压力标准的Ⅳ型碳纤维瓶,我国目前普遍为35MPa的Ⅲ型钢瓶。
二、低温液态储氢
液态氢(LH2),俗称液氢,是由氢气经由降温而得到的液体。液态氢须要保存在非常低的温度下(大约在20.268开尔文,-252.8℃)。
液态氢的密度大约为70.8千克每立方米,密度很小。它通常被作为火箭发射的燃料,现在亦用作其他交通工具的燃料。
液化储氢是将氢气压缩后深冷到-252.8℃以下使之液化成液氢,然后存入特制的绝热真空容器中保存。
三、固态合金储氢
某些金属或金属化合物具有吸收氢气的能力,这种捕捉氢气的金属最早发现于上世纪。其原理是在一定温度和压力条件下,金属捕捉氢原子,生成稳定的金属氢化物。
之后,通过加热的方式激发金属氢化物,使金属氢化物分解,从而使氢气从中释放出来。这些能够吸收并释放氢的金属,被称为储氢合金。
常用的储氢合金有: 稀土系(A B S 型)、钦系(A B 型)、错系(A B Z 型)、镁系(A Z B 型) 四大系列。
自20世纪70年代起, 储氢合金就受到重视。
四、有机液态储氢
有机液体氢化物作为氢载体的储氢技术是在20世纪80 年代发展起来的。在较低压力和相对高的温度下,某些有机物液体可做氢载体,达到储存和输送氢的目的。
美国布鲁克海文国家实验室( B N L ) 首先成功地将LaIins等粉末加入到3% 左右的十一烷或异辛烷中,制成了可流动的浆状储氢材料。
近年来,浙江大学在国家氢能973 项目的支持下,系统研究了高温型稀土一镁基储氢合金技术。
常用的有机物氢载体主要有:苯、甲苯(TOL)、甲基环已烷(MCH)、萘,苯、甲苯和萘的性能参数值较高,其中萘最高。
用此种方式氢气储运不需要耐压容器和低温设备,需要释放时可通过催化剂进行脱氢反应使产生氢。
四种储氢技术的分析对比
每一种储氢技术都有各自的特点,有优势的地方也有其不足的地方,下表列出了四种储氢技术各自的单位质量储氢密度、优点、缺点以及主要应用情况。
各储氢技术代表性公司
此部分主要罗列了以上四种储氢技术的代表性公司。在梳理相关公司时,将四种技术按照各自不同的特点从不同角度进行了分类。
高压储氢技术从车用高压储氢容器、高压氢气运输设备、固定式高压氢气储存设备及高压储氢系统三个方面进行了分类;
低温液态储氢技术从氢液化设备、液氢储运设备、液氢加氢站设备(核心设备)三方面进行了分类;
固态合金储氢技术从稀土储氢和镁基储氢(不同技术)两个方面进行分类;
有机液态储氢技术从苯和甲苯、二芐基甲苯和氮乙基咔唑(吸氢载体)三个方面进行了分类。
各公司详情请见下表:
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,近日,新疆沙雅县招商引资工作领导小组发布《沙雅县氢能产业招商引资优惠政策》。据悉,该政策中适用在沙雅县投资建设的以源网荷储一体化、点对点等方式开展光伏制氢,氢能发电,氢制合成氨、甲醇、航空煤油,氢能热电联供,管道掺氢,氢燃料电池等试点项目。原文如下:《沙雅县氢能
北极星氢能网获悉,6月13日,内蒙古华电孪井滩60万千瓦风光制氢一体化项目氢气消纳洽谈暨签约仪式在示范区举行。签约现场,内蒙古华电腾格里绿色能源有限公司、阿拉善盟华蒙高新特种气体有限公司、兰州隆华特种气体科技有限公司等8家企业签订销售意向书,意向消纳1.3亿立方米氢气(占该项目氢气总量的6
北极星氢能网获悉,5月29日,亿纬锂能在投资者互动平台表示,亿纬氢能AEM氢气发生器采用亿纬氢能自主研发的阴离子交换膜(AEM)作为隔膜,采用AEM电解制氢技术,应用场景广泛。应用场景包括科研实验室检测设备、催化加氢反应、燃料电池单池测试、实验室CVD钻石培育等。
近日,5月27日,陕西榆林市生态环境局公示了国能榆林化工甲醇下游加工分布式光伏制氢与化工装置耦合示范项目环境影响评价文件。资料显示,国能榆林化工甲醇下游加工分布式光伏制氢与化工装置耦合示范项目,建设地点位于清水工业园区国能榆林化工有限公司预留用地,建设单位是国家能源集团旗下的国能榆
北极星氢能网获悉,5月28日,上海市政府公开发布《对市政协十四届二次会议第0737号提案的答复》,文中指出,加强氢能发展顶层设计,加强制氢项目资金支持,构建氢电耦合高效协同能源网络,对促进本市氢能产业高质量发展有重要意义。下一步,将积极借鉴宝贵建议,会同本市有关部门进一步加强组织机制保
5月17日,金属材料与氢相容性技术研讨会暨《氢气输送和存储管道用钢板及钢带》国家标准编制启动会在首钢技术研究院召开,旨在推动我国金属材料与氢相容性技术的研究与进步,启动《氢气输送和存储管道用钢板及钢带》国家标准的编制工作。来自中石化、中石油、国家管网、清华大学、中国科学院理化所、北
北极星氢能网获悉,内蒙古自治区首个油气电氢“四位一体”能源岛在乌海高新技术产业开发区低碳产业园投用。该项目集为车辆加氢、加油、加气、充换电多功能于一体,极大方便了来往车辆和低碳产业园职工。乌海高新技术产业开发区低碳产业园油气电氢“四位一体”能源岛于2023年8月开工建设,项目总投资约1
北极星氢能网获悉,5月16日,广州市发展和改革委员会发布公开征求《关于加快推动氢能产业高质量发展的若干措施》意见的公告,其中指出:对加氢站终端售价2024年底前低于30元/公斤的、终端售价2025年底前低于28元/公斤的、终端售价2026年底前低于26元/公斤的,市级财政按照氢气实际销售量5元/公斤的标准
北极星氢能网获悉,4月30日,全国道路运输标准化技术委员会在交通运输部网站发布了《氢气(含液氢)道路运输技术规范》(计划号:JT2023-03)(以下简称文件)的征求意见稿。文件规定了氢气(含液氢)道路运输的装备条件、企业条件、运输要求、装卸安全、停放要求及应急处置等要求,适用于采用长管拖车
5月7日上午,中国氢能集团股份有限公司一行多人就氢气压缩机和电解槽生产制造基地投资意向合作事宜,走进合肥市委市政府办公大厦对接投资促进局领导。合肥市促进投资局经济合作处廖欢欢处长介绍了合肥市对新能源行业包含氢能源产业补链强链的迫切需求,希望中国氢能集团股份有限公司多方面综合考虑合肥
作为典型的资源型城市,山西太原因地制宜,在传统产业转型中创新做法,不再单纯依靠资源消耗,在加快形成新质生产力的当下,找到拉动经济发展的新动能。今年,太原市民绿色出行清单上多了一个新选项——氢能公交专线。沿着公交一路向南,记者来到清徐精细化工循环产业园,公交车所用的高纯氢就来自这里
怎样更好地储存、利用氢能是行业关注的重点。传统的氢气储运主要通过高压气态法或低温液态法实现,高压气态法对容器质量要求高,容易造成氢气泄漏,而且安全性低。低温液态法则需要将氢气冷却至零下200摄氏度以下,成本昂贵,经济性差导致适用范围小。
我国储氢瓶使用的碳纤维约有一半由国外厂商供应,日本东丽、日本东邦、韩国SK等化工产品厂商均是我国市场的主要供应商。其中,日韩企业占据我国进口储氢瓶用碳纤维70%以上的市场份额。
“氢能主要的问题我认为有四个,制氢、储氢的成本下降和效率的提高。第二,基础设施目前还比较薄弱,第三是关键设备的制备,第四是安全的问题。”北京大学教授李星国在可再生能源制绿氢技术、装备与案例大会上发言。
作为氢气供应的必经环节,氢气储运备受关注。前一步怎么储,决定着后一步怎么运,但无论哪种储运方式,推进国产化升级和加快降成本都是当务之急。氢气的储运目前主要分为气态、液态及固态等方式。由于密度、设备、体积等条件不同,这几种方式各有利弊。
“用氢地区不产氢”,“产氢地区没装备”……氢气储运技术及装备发展滞后、储运成本居高不下……在全国各地争相发展氢能产业的另一面,氢气储运正成为当下我国氢燃料电池产业发展的“卡脖子”地带。业内通常认为:将氢气液化,以提高储运密度,是尚未具备大规模管道输氢技术背景下,最直接有效的输送方法。
当前,国际能源发展出现了新趋势,我国能源供需格局发生了新变化,如何在推进实现碳达峰、碳中和战略目标下保障国家能源安全,是我国迫切需要面对和解决的重大课题。为此,记者采访了全国政协委员、中国石化集团公司总经理马永生。马永生表示,据国际氢能理事会预测,到2050年,氢能将满足全球18%的终
2月24日,《麻省理工科技评论》发布2021“十大突破性技术”,绿色氢能技术入选其中。浙江大学研究员姚思宇对绿色氢能技术所面临的壁垒进行了解读。姚思宇表示,目前最大的壁垒是氢气的储存和运输问题,氢气作为储能的介质并不理想,虽然在质量的能量密度上非常高效,但在体积的能量密度上却非常低,如
前言:近年来,中国氢能产业发展迅速,投入力度不断加大。随着有关技术标准的出台和示范项目的开展,未来中国氢能市场发展空间广阔。中欧双方在可再生能源制氢等氢气制备、氢气储运、加氢站等关键技术、燃料电池技术等方面具备合作潜力。目前,中国正在大力推动能源转型与非化石能源发展。2020年,中国
日前,大同氢创科技有限责任公司与成都深冷液化设备股份有限公司签署合作协议,拟在我市成立一家合资公司,进一步打造液氢生产及装备制造基地。随着国家“以奖代补”新政的发布,燃料电池汽车产业持续发力,但氢气储运环节仍是薄弱环节,严重掣肘了燃料电池汽车的推广应用。液氢作为解决氢气储运的重要技术路
自2019年氢能首次被写入《政府工作报告》以来,我国氢能产业发展明显提速,全国多地政府纷纷出台氢能相关产业规划,加氢站建设如火如荼。然而,多位业内专家告诉记者,近两年来,各地氢燃料汽车用氢价格却基本没有下降。“在全国范围内,用氢价格居高不下是当前氢能发展面临的普遍问题。在我国氢能上游
近日,河北省首个天然气掺氢示范项目在张家口市启动,项目氢源来自鸿华清洁能源有限公司张家口制氢厂,预计每年可生产氢气约1000吨,经纯化后分三路向外输送,其中一路将与张家口市政燃气管网掺混,应用于民用灶具及混氢天然气(HCNG)汽车。近年来,在一系列政策推动下,我国氢能产业快速发展,多家大
近日,津冀晋氢能零碳双向运输通道正式开通,对于推动天津市市氢能产业高质量发展,助力交通运输结构调整具有重要意义。津冀晋氢能零碳双向运输通道采用大功率氢能重卡,从天津港装载疏港的铁矿石,运抵河北邯郸武安主要的钢铁产地,然后驶往山西长治,从长治装载冶炼必需的喷吹煤,再回到荣程厂区,全
作为氢能技术和燃料电池行业的先行者,美、日、韩一度激进开局,率先出台氢能和燃料电池发展战略,依托政府强势补贴推广氢燃料电池汽车和加氢站建设,成为全球氢能行业发展的风向标。然而,自2023年起,三国的氢能发展却因一系列原因初显疲态:氢气供给不足、加氢站盈利困难、氢车投放速度放缓使得行业
北极星氢能网获悉,近日,整机巨头Nordex展示了一款全新的制氢设备,专门用于风机就地制氢。Nordex在西班牙纳瓦拉新建了一座测试工厂,在工厂的落成典礼上,展示了这套制氢设备的样机。这是一套碱性电解水制氢设备,额定功率为500kW,制氢量为10千克/小时,可安装在风机内,就地利用风机所发电力工作。
为推动大规模设备更新和消费品以旧换新,推进燃料电池产业持续健康、科学有序发展,加快构建清洁低碳、安全高效的新能源产业集群,促进实现碳达峰、碳中和目标,根据《市政府办公室关于印发无锡市促进新能源产业发展若干政策的通知》(锡政办发〔2023〕43号)、《无锡市氢能和储能产业发展三年行动计划
北极星氢能网获悉,6月20日,《沈阳市氢能产业发展规划(2024-2030年)》新闻发布会正式召开。沈阳市发展改革委副主任王志强介绍《沈阳市储能产业发展规划(2024-2030年)》和《沈阳市氢能产业发展规划(2024-2030年)》起草情况和主要内容。其中提出,确定了把沈阳建设成为具有重要影响力的“北方氢都
北极星氢能网获悉,2024年6月19日,国家发改委发布了《天然气利用管理办法》2024年第21号令。文件指出,天然气利用优先类为有利于保障国家能源安全和实现双碳目标、有利于产业结构优化升级,有利于保障民生、提升人民群众生活水平,具有良好经济性和社会效益的天然气利用方向。优先类包括:油气电氢综
北极星氢能网获悉,近日,香港中华煤气公司与威立雅率先响应特区政府氢能发展策略,于将军澳新界东南堆填区扩建部分合作发展全港首个「绿氢」项目,并签署合作备忘录。双方将合作利用生物沼气生产绿色氢气,并推动不同的氢能应用场景,实现转废为能。预计首批本地制绿氢于明年面世。特区政府日前发表《
北极星氢能网获悉,近日,宁德时代新能源科技股份有限公司(下称“宁德时代”)与重塑能源在福建宁德签署框架合作协议。宁德时代商用事业部执行总裁来永杰、重塑能源总裁胡哲出席并见证签约。根据协议,双方未来将在产品开发、技术合作、市场推广、售后服务等领域开展深入合作。宁德时代将为重塑能源提
随着全球对双碳目标的响应,被誉为终极绿色能源的氢能源,其重要性正日益凸显,市场需求不断攀升。德纳公司,作为氢燃料电池汽车产业的中坚力量,凭借其在双极板领域的专精研发和制造,正引领着氢能源技术的发展潮流。在2024国际氢能与燃料电池汽车大会暨展览会(FCVC2024)上,德纳就行业发展情况与北极
北极星氢能网获悉,据天眼查显示,6月14日,西安隆基氢能科技有限公司(以下简称“隆基氢能”)完成A轮融资,广发信德、涌铧投资、隐山资本、陕西基金参与本轮投资,截至今日,隆基氢能注册资本变更为37212万元。公司法定代表人、董事长兼总经理李振国的出资额也增加至240万元,持股比例由0.2286%上升
北极星氢能网获悉,2024年6月13日,第十七届(2024)国际太阳能光伏展(SNEC)首日,隆基氢能接受由中国氢能联盟颁发的全球首张《碱性电解槽碳足迹评价证书》,并与中国电建集团国际工程有限公司(以下简称“电建国际”)以及挪威船级社(DNV)达成两项里程碑式战略合作签约。随后,隆基氢能总裁马军发表题
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!