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▲图片来源:TrendBank
三种物理车载储氢方式对比
车载高压气态储氢(CGH2)、车载深冷高压储氢(CcH2)、车载液氢储氢(LH2 )都存在着各自的优势和劣势:
车载高压气态储氢的优势在于成本低、技术成熟度高、寿命长、无蒸发。其劣势则是重量和体积密度较低、加氢速率较低。
车载低温液氢储氢的优势是重量和体积密度较高、加氢速率快。其劣势在于成本高、存在蒸发、技术要求高。
车载深冷高压储氢的优点是高容量和蒸发少,兼具高压气态和液氢优势。其缺点则在于重量大、成本高、材料要求高、技术成熟度低。
就安全性而言:
高压储氢的绝热膨胀能远大于深冷高压储氢和液氢,是深冷高压的十倍和液氢的三十倍。降低储氢温度能显著降低绝热膨胀能,相同温度下压力的变化对绝热膨胀能量影响较小。
因此,车载液氢储氢(LH2 )安全性最高,车载深冷高压储氢(CcH2)安全性次之,车载高压气态储氢(CGH2)安全性最低。
国内外三种车载储氢相关企业
▲图片来源:TrendBank
在高压储氢方面,国内外车载高压储氢企业较多,技术成熟高。国外以Ⅳ型瓶为主,国内都为Ⅲ型瓶。
能链从业内专家处了解到,国内和国外Ⅲ型瓶的技术相差不大,国内就是成本比较高。
目前,我国实施能够适用于35MPa和70MPa的高压储氢瓶相应标准是2017年发布的GB/T35544-2017《车用压缩氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶》国家标准,该标准详细规定了车用氢阀和TPRD的型式试验方法和合格指标。
根据标准70MPa的III型瓶可经过检测试验安全后上车运行,而对于 70MPa IV型瓶法规标准国内尚未做出明确规定。
因此,在国内Ⅳ型瓶技术限制还未放开但市场又有需求的情况下,企业更多的是研发偏向于Ⅲ型瓶。
但目前国内的原材料配套不是很完善,导致好多70MPa的Ⅲ型瓶原材料还都是进口的,成本比较高,这些就限制了国内70MPa氢瓶的发展。
未来,国内氢燃料电池汽车市场也将会升级使用70MPa压力的气态氢,关键还在于解决高成本的问题。
在液氢储罐方面,国外液氢产业成熟,液氢储罐主要用于运输和加氢站领域,车载领域存在技术、成本和市场问题,以试验和验证为主;而国内液氢储罐则处于研发阶段,关键零件依赖进口,尚无车载领域液氢罐。
目前,国际上约400多座加氢站中,已有约1/3采用液氢进行储运。采用液氢储运方式的加氢站建造、运行成本低,更有利于加氢站的基础建设,有利于促成氢燃料电池汽车与加氢站建设的良性循环。
在深冷高压储罐方面,国外已有样车验证,国内尚无。
总结
从技术成熟方面分析,车载高压气态储氢方式是目前最成熟、最主流的储氢方式。
高压储氢方式目前应用于所有商业化的乘用车和商用车,在行驶里程、行驶速度及加注时间等方面均能与柴汽油车相媲美。但是这种方式存在重量和体积密度较低、成本过高的问题,如果对氢燃料电池汽车有更高要求时,该技术则不适用。
从质量储氢密度分析,液态储氢质量储氢密度能达到DOE的标准。目前液氢储罐集中于运输和固定使用,技术成熟,但缺乏车载液氢储罐产品,参与企业较少,未来适用于长距离、使用频率高的商用车、船舶、火车等场景。
车载高压深冷储氢方式兼具高压气氢和液氢优点,储氢密度最高同时蒸发率低,目前处于研发验证阶段,参与企业较少。但是深冷高压加注方式能通用液氢站,液氢运输方式和液氢站的发展是车载深冷高压储氢的最有利条件。
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