本月初,液氢国家标准GB/T40045-2021《氢汽车用燃料液氢》、GB/T40060-2021《液氢储运技术要求》、GB/T40061-2021《液氢生产系统技术规范》正式实施。正式填补了中国液氢标准的空白。
业内普遍认为,液化气储氢运输是发展储氢运输技术的一种有效的运输方式。我国部分地区已经面临着氢气供需不平衡的问题,液氢技术问题亟待解决。
低温液氢储存是指氢气冷却到-253℃,然后液化到低温储罐中。液氢的密度为70.6kg/m3,其质量密度和体积密度远高于高压气相储氢,是一种理想的储氢方法。然而,氢液化过程消耗大量能源。根据数据,1公斤氢气液化需要10-20千瓦时的电力。此外,液氢储存容器必须使用特殊的超低温容器。储氢电荷和绝缘不完善容易导致氢气蒸发损失,因此液态氢的储氢成本较高。这些因素限制了液氢的使用。
与气态氢相比,液氢有三个优点:①经济性:液氢的密度约为气态氢的800倍。在储氢体积相同的情况下,液态氢可大大提高储氢容量。液态氢存储的密度为14%,是目前最高的储氢方式。采用液氢技术可大大节约氢气的储存、运输和运行成本。(2)效率高:在氢液化过程中,有害杂质凝固,再次汽化使用时,氢纯度等级可达到6-7N,可有效提高氢燃料电池的功率和寿命。③安全性:液态氢储运工作压力为1-1.3bar,高于压缩气体氢气。
数据表明,液氢加氢站的运行状况优于常规高压储氢型加氢站,运输和储氢效率比常规高压氢气高6 ~ 8倍。当日加氢量达到500 kg时,该站的投资成本可比目前的70 mpa降低20%。对于中长距离运输,液态氢技术和设备是不可替代的,有利于实现大规模的氢源,以较低的储存、运输和加油成本供应氢能源终端消费区域。
长期以来,中国的液氢技术和设备一直局限于航空航天和军事工业。航空航天领域的液氢技术虽然已经比较成熟,但民用领域的相关技术和设备缺乏,导致液氢产量低。与国外先进技术相比,液氢技术和设备水平仍有显著差距。
中国航天科技集团六元101(以下简称“六院空间101”)是国内最早从事氢利用技术研究的机构,从20世纪60年代开始,就从事液态氢的生产与应用技术研究,并且是应用于液氢规模的火箭发动机在我国发展过程中,是目前国内液氢生产能力和用量最大的机组。
依托空间氢能的长期研究和实际应用,第六空间科学研究院101所在液态氢等领域的发展具有独特优势,逐步形成了氢气液化装置、液态氢厂、液态氢加氢站、车载液氢供应系统、氢能设备测试等具体业务。
2020年9月,北汽福田32T液氢重卡正式发布,配备由第六航天工程研究院101研究所研制的60公斤车载液氢供应系统,这是我国第一辆液氢重卡。
今年7月,航天第六研究所101所与甘肃省定西市政府签署了氢能合作战略协议。根据协议,双方将推进液氢生产工厂、氢应用示范区、生态科技创新城市等领域务实合作,积极开展液氢工厂和氢应用示范区建设。
此前,我国首个自主研发的吨位氢液化系统成功投产,实现了连续稳定生产。这意味着未来中国的运载火箭将能够使用国产液态氢作为燃料。目前,我国长征五号、长征七号等新一代运载火箭发动机采用液氢、液氮为燃料。
今年10月,世界首个高真空薄膜液氢储运模拟模块在滨湖建成。产品通过瑞士独立第三方SGS的风险评估和测试,并获得劳埃德船级社(LR)和中国船级社(CCS)的设计原理证书和施工完成证书。该模拟舱的建成标志着我国氢能高密度储运技术的重大突破。
10月26日,东华科技空气化工产品(中国)投资有限公司(以下简称“空气产品公司”)召开了九台呼和浩特30吨/天液氢项目设计开工会议。该项目采用世界先进技术,是国内外最大的液氢项目,也是Air Products在中国投资的第二个液氢项目。据了解,2020年6月,空气产品公司海盐氢能源基地项目正式启动。据悉,该基地项目于2019年5月正式落户海盐经济开发区,总投资数亿美元。专注于氢能的综合开发利用,致力于打造中国的“氢谷”。该项目将分为三个阶段。第一阶段将包括在中国建造的第一座液氢工厂,建成后将成为亚洲最大的液氢工厂。
液态氢在氢能产业的储运方面具有明显优势,在氢能产业商业化初期积极发展液态氢生产技术和装备制造是大势所趋。目前,中国已经有液氢项目在建。地方政府和企业要着眼未来,充分利用自身特点和基础条件,规范液态氢制备、储存、运输示范或基础项目建设,为加快我国液态氢生产建设做出贡献。仓储运输供应链。
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