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启迪能源研究院冯武军:氢能在我国发展现状及关键技术

北极星氢能网 来源:北极星氢能网    2021/4/9 18:07:10 我要投稿

北极星氢能网讯:在产业链里,氢能的应用肯定离不开制、储、加这几各环节。第一个环节就是制氢,我还是希望能把更多科技创新的意识放到制氢上面来。我们脑子要跟这根技术创新的弦要紧绷着。要想把氢能利用好,首先不能让氢气贵。——启迪能源研究院副院长冯武军在“第三届综合能源服务产业创新发展大会氢能分论坛”上发表题为《氢能在我国发展现状及关键技术》的演讲时指出。

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非常荣幸地跟大家交流一下,如何用创新的理念去发展氢能产业链。我的报告有四个环节。我完全同意刚才各位领导也说的,我们氢能确实是扎堆到汽车上,但氢能有两条链,一个是燃料电池为核心的应用链,同时还有一个以氢气为核心的能源链,氢能氢能,肯定首先是能。所以除了燃料电池车以外,还包括固定电源,海上、水上、陆上都可以,但还应该往分布式发电,包括热电联产这方面去做。

能源链,由于作为气态的一种燃料,它也可以作为分布式的发电,如氢燃气轮机,包括储能、冶金,这些方面都有。目前在中国确实在氢能出现了比较高的产业推动,很多省市出了规划,跟氢能相关系的企业,据不太准确的统计也有两千多家,央企比较多。

激励政策,即把以前对锂电、太阳能的激励变成燃油电池汽车示范群的激励。我估计前五个城市,北上广、河北、河南,可能作为第一批的示范城市,国家将从综合角度,制氢、储氢,包括燃油电池系统去应用和支持。

在发展过程中,东部、西部、南部、北部、中部,也都有自己发展的特色,形成了优势的产业群体,目前来说也已经掌握了一批技术,但可能还在关键的装备、产品方面存在制约,还是国外会卡我们脖子。这就是在制氢、储运、用氢方面存在的一些问题。

一个是技术层面,因为我本身一直在技术口,所以我能感觉到科技的进步是一点一点成为自主可控的专利,因为有些技术的国外垄断,如SOFC,花多少钱也买不过来,所以只能靠国家自己研发。

在政策层面,目前来说我们政策的环境,包括标准等方面,还是不太有利于行业的快速发展,尤其是从规划层面。从关联体系方面,我们尚未把氢能明确到属于能源的体系中这么一个定位,很多地方还把它划归为危险气体或化工品范畴。

因为上海的高端产业非常发达,未来在十四五,或者十五五阶段,我们一定用创新的思维去对待上海,以及长三角氢能的发展,一定要系统地谋划产业链条,只有我们打开了更多的应用场景,氢用的多了,各种装备用的多了,自然这个产业就起来了,所以对于应用场景,我感觉一定要有顶层设计。

另外,核心产品的自主可控。贴牌、兼并的发展方式会把一个本属于战略新兴的产业变成劳动密集型产业,所以我们一定要坚持自主研发。

最后,因地制宜,安全经济。每个地方优势不一样,所以产业的发展一定不是千篇一律的。安全济性才能用得久,可持续发展,我们不能光指着政府的补贴才去做这个事情,所以要考虑经济性,考虑市场的模式。

在产业链里,氢能的应用肯定离不开制、储、加这几各环节。第一个环节就是制氢,我还是希望能把更多科技创新的意识放到制氢上面来。目前比较多的是工业副产品制氢,未来不管SOEC、SOFC或者更前沿的技术,我们脑子要跟这根技术创新的弦要紧绷着。要想把氢能利用好,首先不能让氢气贵。

说两点,不管是焦化厂也好,还是石油石化方面丙烷脱氢也好,灰氢相对来说比较便宜,而且规模比较大。在现在很多示范城市里边,电解水的氢的占比不太大,大部分都是工业副产氢。

说到吸附提纯的工艺,之前用低温吸附的时候,必须要先冷却,冷却完了之后吸附,吸附完了之后再回升。现在已经研发出中高端所谓吸附剂,我们就可以直接在三四百度的情况下可以做,而且吸附的效果还非常好,尤其对一氧化碳,效果比较高。因此我就感觉,不管是从降低能耗也好,还是降低成本也好,用这种方式就可以在我们现在所谓的焦化厂也好,或者焦化煤气,起到一定的作用。

这是咱们专门有个检测报告,何老师以前一直说灰氢和绿氢的应用关键是把杂质控制好,尤其像一氧化碳及硫含量,基本能达到相关的一些标准和要求,所以这个技术就可以对我们现有的灰氢的工艺做一个小小的创新。

另外,还有化学链制氢,看着好像跟钢铁有关系,但做出来氢绝对是纯的,双引号绿氢。这最早也是从日本过来的,但咱们中国也把它发扬光大了,最简单就是,当很多高铁,尤其粉尘都是含有很多铁的颗粒,铁的颗粒在一个反应容器里边加上高温蒸汽,再加上一点点还原剂,它就会生成氢气,和电解水的氢一样的品质,所以这个方式非常好。

我就觉得,第一,可以把钢厂的环保问题解决的同时,将钢厂粉尘、PM2.5、氮化物、硫化物之类的控制住。关键还有很大效益,收完以后就可以拿到很大规模的氢气,因为这个氢气确实也比较便宜,几毛钱的成本量,也是为我们缺少氢源的城市提供一个出路。

第二个环节是储运成本高。运氢也有管道的形式,以前都说氢脆的问题,最长的42公里的中石化的线,也是用很长时间了,当然国外氢管道输送是比较长的。

说这些的目的,就是想找一种适合不同半径的运输方式,什么最经济,是拖车、液氢、管道?为什么当时美国中断了一段时间,因为储运在美国人看来就是很大的瓶颈,由于他没有做好储运的问题。

怎么把大量便宜的氢运到应用场景去,现在高压的、液氢、固态储氢,都是十三五、十二五期间的科技成果。但我现在感觉,不管固态储氢也好,有机液态储氢也好,还是因地制宜,我这里想介绍一个有机液态储氢的技术。

有机液态储氢,在日本用的是甲苯的方式,因为从国外拉过来,在船上,把甲苯吸附氢气以后,最后到日本去以后。这个肯定效果不太好,但日本是有他考虑的,可能它国内还需要甲苯材料,等到日本以后把氢吸出以后就可以用了,因此日本的储运路线就是用的甲苯。

我现在感觉有一种储氢的方式比甲苯要好的方式,就是氢油,氢油一看参数就知道,它能耗低,吸附量比较大。我们现在能达到吸附的储氢密度到6,关键吸出温度达到120度,有催化剂,催化剂比较便宜,温度比较低,这样成本肯定会下降20%-30%。

目前这个技术也都有规模化,包括怎么去建氢油的高分子的东西,因为它就是一种油,就是常温常压的,以前运柴油的方式都可以用,管道的、槽车的、火车的都可以用,非常安全。

再就是天然气掺气,我也觉得这是非常好的方式,尽管不是100%用氢,因为我们刚才说了氢是两条链,一条是能源链,但不管是工业用也好,还是民用也好,只要是运不到地方就无法实现商业化。HCNG这种方式运用在河北冬奥会就专门建设了这样一个项目,把1000吨的氢气,其中有20%以内掺到燃气管道里面,这样不再用原有天然气管道就可以应用了,这也是很好的方式。

加氢站,我觉得加氢站现在很贵,但你也不能光指望政府补贴才建加氢站,在这个规模中还是想把加氢站成本控制下来,这里边有几项技术,有的技术都是属于从国外进口的一些东西,可以咱们研发。比如把很多阀门做成组合体的东西,是个很好的路径。第二,氢压缩机。像这属于调压组合阀,把这么多的零部件把它变成一个东西,这样从安全、成本就会降低了。

最后一个环节,应用。不光是汽车,还有工业,还有能源。

燃料电池,本身就有这么多燃料电池,后面SOEC、SOFC、碳酸盐等等很多东西,这种东西的存在就决定了氢能有很多应用场景。只要把空压机成本降下来,整个燃料成本也能降下一部分。

这是一个氢循环的,一个是空压机的,把它降下来,燃料电池也就降下来。用什么降下来,以前都是离芯的,可能还会用高速的空气轴承之类的,肯定能耗比较高,而且体积也比较大一些。现在法国就用涡轮的东西,一看转速也没有咱们低,它一下体积就下来了。

还有发电,我们一直觉得未来用SOFC新的方式也是非常好的前景,它必须应用到800度,一到高温的地方肯定就不用催化剂了,刚才说的铂就比较便宜,关键属于热电联合效率非常高,而且现在也都有应用的。

氢气作为储能的一种方式,氢电融合,这里面氢是扮演着储能的一种方式,在这里边大规模的,无非就是压缩空气储能,但是成本或者投资回收期比较高。

氢最后一个用途就是家里,氢能在建筑商的应用,但这属于固态储氢。固态储氢感觉好像没有液态储氢效率高,但你要找到它的模式,就把它做成瓶装的东西,很方便的让老百姓用了。在河北定州有一个项目的应用,就把瓶放到电动车上,一个小瓶也能走三百公里,这个模式也都挺好。所以有时候不是它的效率低,复杂就不能用,就看怎么开辟它的应用场景。

还有氢冶金,尤其河钢,宝武也都在做这个事情。期待未来一起多交流合作,谢谢。


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