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航天101所氢液化系统调试成功背后的重大意义 氢气价格将大幅下降!
作者:官方 来源:氢启未来网 所属栏目:专家观点 发布时间:2021-09-17 10:31
[ 导读 ]该套氢液化技术系统研制历时400多天,包括透平膨胀机、控制系统、压缩机、正仲氢转化器等核心设备在内的90%以上的设备完全采用国...

近日,中国航天科技集团有限公司六院101所研制的我国首套自主知识产权的基于氦膨胀制冷循环的氢液化系统调试成功,产出液氢,仲氢含量97.4%。该套氢液化技术系统研制历时400多天,包括透平膨胀机、控制系统、压缩机、正仲氢转化器等核心设备在内的90%以上的设备完全采用国产,填补了我国自主知识产权的液氢规模化生产方面的空白。

氢气属于清洁能源,其燃烧只产生水,没有碳排放,被称为21世纪的终极能源。在我国双碳背景下,氢能的推广应用具有重要的战略支撑作用。

氢气的高密度储存技术、燃料电池电堆的自主化、供氢基础设施的缺乏,是我国当下氢能产业发展急需解决的难题,其中供氢基础设施同样也离不开氢高密度储存的问题,氢气液化储存是一种较为理想的方式。

一直以来氢气价格普遍较高,成为了氢能市场化推广应用的一大障碍,这套系统的调试成功,打破了国外技术封锁,不仅在保障运载火箭燃料供给方面有重要的战略意义,同时为我国氢能产业氢的规模化储、运提供了自主可控的技术和装备基础,具有里程碑式意义,氢气价格将大幅下降!

自从18世纪化学之父拉瓦锡给氢命名以来,人类对氢的研究已有200多年的历史,氢是一种气态物质,一直以来科研人员都致力于通过提高氢的密度将其储存,以此提高氢能利用的效率。但是氢具有元素重量最轻、原子半径很小、易燃易爆等特点,储存难度较大,研发进度缓慢。

储氢技术按存储原理主要分为物理储氢和化学储氢两大类。目前较为成熟及前景较好的储氢技术有高压气态储氢、低温液态储氢等。

现在最常用并且发展比较成熟的技术是高压气态储氢,它是在氢气临界温度以上通过高压压缩的方式存储气态氢,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。目前高压储氢主要的压力有15、35、70MPa三种。100MPa的高压储氢容器正在研制中。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。

和前者相比,低温液态储氢是将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(-252.8℃),储氢密度可达10%以上。液态储氢密度大、规模化后成本优势明显。

中航101所氢液化系统调试成功背后的重大意义  氢气价格将大幅下降!

液态储氢适合大量、远距离储运,能够减少车辆运输频次,提高氢燃料电池车辆的续航里程,代表着未来的重要方向。不过,相关核心技术设备一直掌握在西方国家手中,我国航天101所、中科富海、富瑞氢能等单位和企业一直致力于国产化研发工作。

氢能属于技术密集型产业,技术壁垒较高,一直以来关键技术和零部件只能依赖进口,一些国家甚至对中国氢能产业发展实施了技术封锁。

美国商务部工业和安全局所列出的商业管制清单中列有10个大类行业,每个行业进一步细分为5类,多年来对中国采取严格禁运措施。液氢的生产和应用就涉及其中。

这意味着,与大规模液氢生产和储运相关系统装备和组件、测试检测与生产装备、材料、工艺技术等,均在禁运之列。同时,美国政府还禁止NASA和美国企业与中国航天系统开展液氢技术领域内任何形式的技术交流与合作,并限制其盟国向中国出售设备和技术。

由此可见,我国这项液氢系统的调试成功,其中的分量更沉重了几分,也为我国液氢民用铺平了道路。

资料显示,美国垄断了全球85%的液氢生产和应用,其中美国AP和PRAX两大集团垄断了美国90%的液氢市场。中国在用的液氢工厂仅有海南文昌、北京101所和西昌基地等,均服务于航天火箭发射。可以说我国民用液氢市场一片空白。

今年5月,国家出台了《氢能汽车用燃料液氢》、《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输技术要求》三项国家标准,将于11月1日起实施。三项标准,实现了我国液氢产业民用领域标准“零”突破,为液氢产业进入市场化发展提供了重要支撑。

据国际氢能委员会预测,到2050年全球氢能占能源比重约为18%,氢能产业链产值将超过2.5万亿美元。届时,我国对氢气需求量至少达到6000万吨。伴随着我国氢能产业的加速发展,未来氢能将带动形成一个12万亿元产值的新兴产业。

我国作为世界第一大产氢国,只有打通氢能产业储、运“任督二脉”的技术限制,大幅降低氢气成本,进行市场化竞争,氢能社会才能真正到来。

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