作為氫能產(chǎn)業(yè)鏈中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié),氫氣儲運關(guān)系著未來能否將所制取的氫氣合理儲存和利用,更關(guān)系著氫氣資源豐富地區(qū)與用氫需求較大地區(qū)之間能否協(xié)同聯(lián)動。
縱觀整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈條的發(fā)展,氫儲運環(huán)節(jié)是目前制約產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。如何打造高效、低成本的氫氣儲運技術(shù)是實現(xiàn)大規(guī)模用氫的重中之重,在規(guī)?;脷涞某跗陔A段中,不同場景的氫儲運模式成為當(dāng)下的熱點話題。
氫儲運現(xiàn)狀:難度大、成本高
氫是質(zhì)量能量密度最高的化學(xué)燃料,然而氫在常溫常壓下為氣態(tài),密度僅為空氣的7.14%,這又使得氫氣的體積能量密度相對較低。因其特殊的化學(xué)物理性質(zhì),氫氣儲運一直具有較大難度。如何實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效、安全的儲氫技術(shù)是氫能利用走向?qū)嵱没?、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。
從終端氫氣價格組成來看,氫氣儲運成本占總成本的 30%左右,經(jīng)濟(jì)、高效、安全的儲運氫技術(shù)已成為當(dāng)前制約氫能規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸之一。
氫能儲運包括氫能儲存和氫能運輸兩部分,氫能的儲存方式?jīng)Q定了采用何種氫能運輸方式。提高氫能儲運效率,降低氫能儲運成本,是氫能儲運技術(shù)發(fā)展重點。
常見的氫氣存儲方式為常溫高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、有機(jī)液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫等。
目前,高壓氣態(tài)儲氫是走在最前沿的儲氫方式,我國眾多氫瓶氫罐制造企業(yè)正在研發(fā)生產(chǎn)IV型儲氫瓶,然而也需要注意碳纖維纏繞等技術(shù)問題以及碳纖維原料供應(yīng)問題。未勢能源IV型儲氫瓶生產(chǎn)線在保定工業(yè)園正式落成并進(jìn)入生產(chǎn)階段,未來或?qū)⒊蔀閲鴥?nèi)高壓氣態(tài)儲氫主力。中復(fù)神鷹、中材科技、中集安瑞科等眾多企業(yè)都是碳纖維及高壓儲氫設(shè)備的龍頭制造企業(yè)。
低溫液態(tài)儲氫技術(shù)也在近兩年有了較大發(fā)展。在氫能產(chǎn)業(yè)大熱之前,低溫液態(tài)儲氫基本用于航天軍工領(lǐng)域,民用領(lǐng)域一度處于空白狀態(tài)。2021年初,三項液氫國家標(biāo)準(zhǔn)開始實施,液氫發(fā)展提速。2023年初,國內(nèi)首臺民用液氫罐車正式開工,液氫儲罐技術(shù)將有較大突破。航天六院101所、中集氫能、中科富海等企業(yè)一直在液氫領(lǐng)域內(nèi)不斷鉆研,并有可喜成績出現(xiàn)。
盡管固態(tài)儲氫技術(shù)一直受制于技術(shù)的壓力,但在今年也有了長足進(jìn)步。氫楓能源在2023年4月發(fā)布了全球第一代噸級鎂基固態(tài)儲運氫車,為固態(tài)儲氫技術(shù)邁上新一級臺階助力。目前,固態(tài)儲氫技術(shù)基本圍繞金屬氫化物儲氫合金,未來或有較大發(fā)展。
值得一提的是,有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)正在悄然成為氫儲運技術(shù)的一大主力。利用有機(jī)物作為儲氫介質(zhì),實現(xiàn)常溫常壓下儲運氫氣,安全高效。相對來說,國內(nèi)做有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)的企業(yè)較少。中氫源安的安全有機(jī)液儲運氫技術(shù)實現(xiàn)了長距離、長時間、大規(guī)模儲運氫氣,為氫儲運技術(shù)多一種可能。
氫儲運未來:新技術(shù)、新機(jī)遇
國家發(fā)改委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》中明確對氫能儲運體系的要求:以安全可控為前提,積極推進(jìn)技術(shù)材料工藝創(chuàng)新,支持開展多種儲運方式的探索和實踐。提高高壓氣態(tài)儲運效率,加快降低儲運成本,有效提升高壓氣態(tài)儲運商業(yè)化水平。推動低溫液氫儲運產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,探索固態(tài)、深冷高壓、有機(jī)液體等儲運方式應(yīng)用。
氫能儲運體系是支撐氫能產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)固發(fā)展的中間紐帶,推動氫能儲運技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展需要各方的支持和進(jìn)步。探索儲運技術(shù)提升的同時,氫氣儲運也離不開基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和完善,我國正提速建設(shè)加氫站等氫能基礎(chǔ)設(shè)備,包括氫氣管道的建設(shè)也正在加速進(jìn)行中。
截至目前,國內(nèi)加氫站數(shù)量已經(jīng)超350座。許多高速公路的加油站已經(jīng)開始布局加氫設(shè)施,為氫能干線物流的運行做準(zhǔn)備。加氫站建設(shè)已不僅拘泥于化工園區(qū)內(nèi),油氫合建站、綜合能源站等也開始在眾多城市中出現(xiàn)。此外,純氫管道、天然氣摻氫管道也在建設(shè)中,輸氫管網(wǎng)的形成指日可待。
我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處在風(fēng)口期,從眾多企業(yè)涌入氫能開始跑馬圈地時起,就預(yù)示著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將不可估量。然而,氫能產(chǎn)業(yè)也未能逃脫“技術(shù)仍需提升、成本仍需下降”的初期發(fā)展現(xiàn)狀,這在氫能儲運環(huán)節(jié)體現(xiàn)得尤為明顯。
就像短板效應(yīng)一樣,一個產(chǎn)業(yè)越在哪個環(huán)節(jié)薄弱,就越容易在哪個環(huán)節(jié)受制較多。氫能儲運端的發(fā)展一定會從“氣態(tài)到多相態(tài)”、從“單一化走向多元化”,我國需要在短時間內(nèi)提升儲運能力,就需要在經(jīng)濟(jì)性上對氫氣儲運提出更多挑戰(zhàn)。
自氫作為“能源屬性”而被接受至今,氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了無序到沉浮的階段。氫能的有序發(fā)展是技術(shù)的累積、市場的擴(kuò)大、政策的引導(dǎo)以及企業(yè)的深耕共同決定的,氫能儲運端的競爭勢必將帶動整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈的融合與延伸。
國際氫能委員會預(yù)測,到2050年,氫能產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造2.5萬億美元的市場規(guī)模。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計,到2025年,我國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1萬億元;到2050年,氫能在我國終端能源體系中占比超過10%,產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達(dá)到12萬億元,這將對氫能儲運設(shè)備材料提出了大量市場需求,氫儲運環(huán)節(jié)將有蓬勃發(fā)展。