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實(shí)現(xiàn)從危險(xiǎn)化學(xué)品到高效能源的轉(zhuǎn)身，氫能相關(guān)技術(shù)備受關(guān)注——

 

伴隨氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的興起，液氫的民用化和商用化進(jìn)程備受關(guān)注。目前，在歐、美、日等地區(qū)和國(guó)家，液氫技術(shù)的民用化和商業(yè)化已相對(duì)成熟，液氫儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)已進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用階段，而我國(guó)液氫技術(shù)仍處于起步階段，核心設(shè)備依賴進(jìn)口。業(yè)內(nèi)呼吁，應(yīng)運(yùn)用系統(tǒng)工程的思維，推進(jìn)我國(guó)液氫技術(shù)的民用化和商用化。

 

隨著氫能與燃料電池汽車的規(guī)模化發(fā)展，比高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)傳輸效率更高的液氫技術(shù)逐漸受到關(guān)注。業(yè)內(nèi)人士指出，目前在歐、美、日等地區(qū)和國(guó)家，液氫技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟，液氫儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)已進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用階段，而我國(guó)液氫技術(shù)仍處于起步階段，氫液化系統(tǒng)核心設(shè)備仍然依賴進(jìn)口。

據(jù)了解，目前，國(guó)內(nèi)液氫主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域，且產(chǎn)能較低，在民用領(lǐng)域應(yīng)用較少。多位業(yè)內(nèi)人士向記者坦言，向民用、商用轉(zhuǎn)化是未來液氫的重要發(fā)展方向，而液氫的民用化和商用化進(jìn)程受到設(shè)備技術(shù)、液氫自身性質(zhì)、國(guó)家政策以及行業(yè)整體發(fā)展等多種因素的影響。

 

 

 

“目前國(guó)內(nèi)氫液化系統(tǒng)核心設(shè)備仍然依賴進(jìn)口，設(shè)備建造周期不確定，購(gòu)買和維修維護(hù)費(fèi)用高。”北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所高級(jí)工程師楊申音表示。

 

完全自主產(chǎn)權(quán)的氫液化裝置研發(fā)現(xiàn)狀如何？北京中科富海低溫科技有限公司總經(jīng)理高金林博士告訴記者，事實(shí)上我國(guó)從上世紀(jì)60年代起就開始了氫液化相關(guān)的技術(shù)和裝備的研究，并于上世紀(jì)70年代先后建成了吉林吉化和陜西興平兩個(gè)氫液化裝置。上述兩套氫液化裝置均為我國(guó)自主研發(fā)的全套設(shè)備，只是其采用的是較為原始的Linde-Hampson循環(huán)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是效率低，目前已基本被淘汰。

 

“因此，準(zhǔn)確地說，我國(guó)并非沒有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫液化裝置，而是沒有更先進(jìn)、更高效、采用逆布雷頓循環(huán)的氫液化裝置研制先例。”高金林直言。

 

記者進(jìn)一步了解到，目前我國(guó)大型氫液化裝置設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化工作在中科院理化所、北京航天實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究所和中科富海等研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的努力下，已基本掌握了氦制冷機(jī)循環(huán)預(yù)冷型大型氫液化器設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵技術(shù)。不過，在更大型的氫循環(huán)液化系統(tǒng)方面，我國(guó)還缺乏深入的研究。

 

“目前，中科院理化所、國(guó)瑞氫能、中科富海等單位正在進(jìn)行這方面的研究，相信將來會(huì)有所突破。”高金林稱。

 

 

液氫推廣過程中，質(zhì)疑與唱衰不可避免地隨之而來。有觀點(diǎn)認(rèn)為，液氫作為汽車燃料的前景并不明朗，因?yàn)橐簹溆忻芏鹊?、粘度低、易泄漏、易揮發(fā)等劣勢(shì)。

 

資料顯示，液氫密度為每平米70kg，相較之下，汽油的密度達(dá)到了每平米780 kg，是液氫的11倍。這意味著，等體積的熱值下，液氫比汽油耗費(fèi)得更快。例如，同樣是加滿50升的油箱，以汽油為燃料的小汽車能行駛700公里，換成液氫之后只能行駛200多公里。

 

對(duì)此，高金林表示，雖然液氫密度遠(yuǎn)不及汽油，卻是已知儲(chǔ)氫方法中儲(chǔ)存密度最高的一種。同時(shí)，液氫的粘度與泄漏率沒有直接的關(guān)系，氣體是否易泄漏與氣體分子大小直接相關(guān)。

 

要解決液氫在適用性上存在的劣勢(shì)，需要提升相應(yīng)的技術(shù)手段。“液氫溫度極低，在-253℃左右，的確比較容易揮發(fā)，但可以通過增強(qiáng)液氫容器保溫性能，提高壓力等方法減少液氫蒸發(fā)率。”高金林稱。

同時(shí)，液氫是否適合用作車載儲(chǔ)氫途徑，最主要不是技術(shù)的問題，而是要從經(jīng)濟(jì)性和安全性綜合考量。

 

高金林進(jìn)一步指出，目前的實(shí)際情況是，在乘用車、公交車、城市物流車等應(yīng)用方面，高壓儲(chǔ)氫已經(jīng)基本可以滿足需求，液氫與之相比沒有明顯的優(yōu)勢(shì)和必要性。“但在35噸以上重卡等大功率氫燃料電池應(yīng)用方面，液氫的優(yōu)勢(shì)非常明顯，這也是我國(guó)相關(guān)科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)近期研究的重點(diǎn)。”

 

除了經(jīng)濟(jì)性，能源安全也是發(fā)展液氫的重要原因。“富煤、貧油、少氣”是我國(guó)的能源稟賦，國(guó)際關(guān)系局勢(shì)變化可能導(dǎo)致石油稀缺。“未來，液氫若能成為一種能源，雖然不如汽油方便，但規(guī)模化應(yīng)用于汽車和飛機(jī)上，能在緊要關(guān)頭解決能源危機(jī)。”楊申音稱。

 

 

國(guó)家先行還是企業(yè)先行？這是每一個(gè)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中都需要面對(duì)的選擇。

 

楊申音認(rèn)為，液氫發(fā)展需要企業(yè)率先進(jìn)行項(xiàng)目示范，“企業(yè)申報(bào)項(xiàng)目提出需求，國(guó)家才能推動(dòng)相關(guān)政策的制定。”與此同時(shí)，楊申音強(qiáng)調(diào)，行業(yè)的整體提升與優(yōu)化必不可少。

對(duì)此，高金林表示贊同。他表示，液氫的推廣與氫能市場(chǎng)的發(fā)展息息相關(guān)，不僅僅是國(guó)家先行還是企業(yè)先行的問題，而是涉及到整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。“如果氫能產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，氫的供應(yīng)就會(huì)迅速成為一個(gè)非常緊迫的問題，國(guó)家和企業(yè)自然會(huì)積極推動(dòng)液氫行業(yè)的發(fā)展。反之，如果氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展遲緩，氫的需求量維持在較低水平，那么在現(xiàn)有氫供應(yīng)體系可以滿足市場(chǎng)需求的情況下，自然不會(huì)急于發(fā)展氫液化產(chǎn)業(yè)。”

 

除了行業(yè)的整體優(yōu)化，楊申音認(rèn)為，充分利用系統(tǒng)工程的思維是液氫民用化、商業(yè)化應(yīng)用的核心。“核心技術(shù)的積累并非一蹴而就，需要從基礎(chǔ)研究、材料、工藝等環(huán)節(jié)推動(dòng)系統(tǒng)性工程的進(jìn)步，以及整個(gè)系統(tǒng)的集成優(yōu)化。而提升與優(yōu)化技術(shù)的推動(dòng)力正是民用市場(chǎng)的大規(guī)模需求。”

高金林也進(jìn)一步表示，在市場(chǎng)方面，液氫民用化、商業(yè)化歸根結(jié)底還是要擴(kuò)大需求。在政策法規(guī)方面，國(guó)家和主管部門需要早日推出液氫生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)的政策和法規(guī)，使得液氫的生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)及經(jīng)營(yíng)有法可依。

 

“液氫具有危險(xiǎn)化學(xué)品的屬性，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中的安全是第一要素，相關(guān)從業(yè)者要時(shí)時(shí)銘記于心，這也是這個(gè)產(chǎn)業(yè)能否健康發(fā)展的重中之重。”高金林稱。