最全燃料電池系列科普?qǐng)?bào)告（制氫、儲(chǔ)運(yùn)、燃料電池系統(tǒng)、混合動(dòng)力）

2017-09-25 11:09:29 電池視界　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

燃料電池系列科普?qǐng)?bào)告----制氫我國(guó)燃料電池基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入加速期，為燃料電池汽車(chē)商業(yè)化做好充分準(zhǔn)備。加氫基礎(chǔ)設(shè)施是燃料電池發(fā)展的重要保障，氫氣的低成本輸運(yùn)也是需要重點(diǎn)攻克的難題，適合燃料電池汽車(chē)的高

燃料電池系列科普?qǐng)?bào)告----儲(chǔ)運(yùn)

我國(guó)燃料電池基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入加速期，為燃料電池汽車(chē)商業(yè)化做好充分準(zhǔn)備。加氫基礎(chǔ)設(shè)施是燃料電池發(fā)展的重要保障，氫氣的低成本輸運(yùn)也是需要重點(diǎn)攻克的難題，適合燃料電池汽車(chē)的高純度氫氣來(lái)源也是重要問(wèn)題。

此前的系列科普中，已經(jīng)介紹了氫氣的制取。在本文中，將會(huì)為大家介紹氫氣制成后的儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題，其中包括管道運(yùn)輸與專(zhuān)用車(chē)輛運(yùn)輸兩個(gè)部分，并介紹我國(guó)加氫站的發(fā)展?fàn)顩r。

思考的問(wèn)題：

1、氫氣制成后，主要的儲(chǔ)運(yùn)方式有哪些？

2、各方法發(fā)展現(xiàn)狀與成本如何？

3、不同的方法是否與加氫站的多少有關(guān)？加氫站的建設(shè)情況如何？

重要結(jié)論

氫氣儲(chǔ)運(yùn)的關(guān)鍵問(wèn)題在于安全性及成本問(wèn)題。目前來(lái)看，管道運(yùn)輸與特殊車(chē)輛運(yùn)輸是性?xún)r(jià)比較高的兩種儲(chǔ)運(yùn)方式。從實(shí)際應(yīng)用上看，長(zhǎng)距離運(yùn)輸更適宜使用管道運(yùn)輸，而特殊車(chē)輛運(yùn)輸，如魚(yú)雷車(chē)等，更加適合于短距離氫氣的運(yùn)輸。但不論哪種運(yùn)輸方式，其成本與發(fā)展都與加氫站的建設(shè)有很大的關(guān)系，我國(guó)正努力加快加氫站的建設(shè)。

1、氫氣的主要儲(chǔ)存及運(yùn)輸方式

氫氣運(yùn)輸一直是阻擋氫燃料運(yùn)用的一個(gè)重大障礙。由于氫氣極小的密度以及易燃易爆的特性，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)就地使用是最佳的方式。但由于低成本、小規(guī)模、靈活分部的制氫方式尚未實(shí)現(xiàn)，作為汽車(chē)燃料的氫氣需要進(jìn)行貯運(yùn)。氫的貯運(yùn)方式主要有氣態(tài)貯運(yùn)、液態(tài)貯運(yùn)和金屬氫化物貯運(yùn)。其中前三者是傳統(tǒng)的儲(chǔ)氫方法，各具有其優(yōu)缺點(diǎn)。目前加氫站普遍采用的是利用長(zhǎng)管拖車(chē)貯運(yùn)高壓氣態(tài)氫氣。

不同的儲(chǔ)運(yùn)方式，運(yùn)輸成本與成本又有所不同。如氣氫拖車(chē)是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的主要運(yùn)輸方式。以200Km運(yùn)輸距離和每天10噸的運(yùn)輸規(guī)模來(lái)看，成本可達(dá)到2.02元/Kg；管道運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)成本低，運(yùn)輸規(guī)模龐大，但投資成本高，且只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，難以成為主流；液氫罐車(chē)是未來(lái)的重要方向，運(yùn)輸能力是氣氫拖車(chē)的10倍以上，成本隨規(guī)模上升而下降。

2、氫氣儲(chǔ)運(yùn)—管道運(yùn)輸

2.1管道運(yùn)輸概況分析

雖然管道運(yùn)輸只能做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，但對(duì)于大量、長(zhǎng)距離的氫氣輸送來(lái)說(shuō)，管道運(yùn)輸仍然是最有效的方法。氫氣的長(zhǎng)距離管道輸送已有60余年的歷史。目前，全球用于輸送工業(yè)氫氣的管道總長(zhǎng)已超過(guò)1000公里，直徑0.25-0.3m，操作壓力一般位1-3MPa，輸氣量310-8900Kg/h,其中德國(guó)擁有208公里，法國(guó)空氣液化公司在比利時(shí)、法國(guó)、新西蘭擁有880公里，美國(guó)也已達(dá)到720公里。

國(guó)內(nèi)首條氫氣專(zhuān)用運(yùn)輸管道，如石化洛陽(yáng)煉化濟(jì)源至洛陽(yáng)氫氣輸送管道工程，于2015年10月竣工完成。線(xiàn)路水平長(zhǎng)度為25公里，年輸氣量10.04萬(wàn)噸。管道沿線(xiàn)地形以丘陵為主，地勢(shì)起伏較大，管道沿線(xiàn)頂箱涵穿越鐵路2處，頂管穿越省級(jí)高速公路1處、等級(jí)公路5處，定向鉆穿越?jīng)_溝2次、穿越河流1次。

實(shí)際上，目前的天然氣管道就可用于輸送氫氣和天然氣的混合氣體，也可經(jīng)過(guò)改造輸送純氫氣，這主要取決于鋼管財(cái)智中的含碳量，盡量使用含碳量低的材料制成的管道來(lái)運(yùn)輸氫氣，減少因氫脆現(xiàn)象而導(dǎo)致的氫氣逃逸。

2.2管道運(yùn)輸成本分析

分別對(duì)加氫站數(shù)量為1個(gè)、4個(gè)、8個(gè)、16個(gè)共四種情況計(jì)算氫氣運(yùn)輸成本。假設(shè)加氫站距離氫源點(diǎn)的距離一定，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)?zāi)M可知，氫氣的運(yùn)輸成本隨著每個(gè)加氫站規(guī)模的增加而迅速減少，但三條曲線(xiàn)基本重疊，說(shuō)明加氫站數(shù)量的增加并不減少氫氣運(yùn)輸成本，其原因是增加加氫站需要另外鋪設(shè)氫氣管道，其昂貴的投資使氫氣運(yùn)輸成本基本維持不變。根據(jù)結(jié)果可知，當(dāng)加氫站規(guī)模達(dá)到1500Kg/d時(shí)，氫氣的運(yùn)輸成本大約為6元/Kg。

3、氫氣儲(chǔ)運(yùn)—魚(yú)雷車(chē)

在所有元素中，氫的重量最輕，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為0.0899g/L，氣態(tài)壓縮高壓儲(chǔ)氫是最普通最直接的儲(chǔ)氫方式，通過(guò)減壓閥即可將氫氣排除和調(diào)節(jié)排氣量的大小。

氣氫魚(yú)雷拖車(chē)是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的主要運(yùn)輸方式。以200Km運(yùn)輸距離和每天10噸的運(yùn)輸規(guī)模來(lái)看，成本可達(dá)到2.02元/Kg；大部分成本來(lái)自于壓縮/液化設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備的投資，對(duì)于氫氣的短途運(yùn)輸，是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。

按照同樣的成本分析方法，經(jīng)過(guò)分析，當(dāng)加氫站數(shù)量少時(shí)，運(yùn)輸成本可高達(dá)4.7元/Kg。隨著加氫站數(shù)量的增加和加氫站規(guī)模的增大，成本逐漸降低，但是在加氫站數(shù)量較少時(shí)，成本在下降過(guò)程中出現(xiàn)波動(dòng)。這與長(zhǎng)管拖車(chē)?yán)眯视嘘P(guān)。

4、氫氣儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施—加氫站的建設(shè)

加氫站的建設(shè)不僅與氫氣儲(chǔ)運(yùn)緊密相關(guān)，而且與燃料電池車(chē)的使用也有著密不可分的聯(lián)系。目前，我國(guó)現(xiàn)有加氫站數(shù)量稀少，且沒(méi)有長(zhǎng)期規(guī)劃。據(jù)介紹，國(guó)內(nèi)加氫站僅有4個(gè)，分別是2006年建成的北京加氫站，2008年建成的上海安亭加氫站，2011年建設(shè)了簡(jiǎn)易的加氫站，2015年最新建成的鄭州宇通加氫站。上海安亭加氫站始建于2007年11月，該站主要采用外供氫氣，加注壓力為35MPa，存儲(chǔ)壓力為43.8MPa，存儲(chǔ)容量為800公斤。截至2015年6月，安亭加氫站累計(jì)加注6013次，加注總量為10216公斤。

雖然我國(guó)目前尚未制定加氫站建設(shè)規(guī)劃，隨著世界各國(guó)都啟動(dòng)了加氫站建設(shè)，可以預(yù)測(cè)我國(guó)在補(bǔ)貼燃料電池汽車(chē)的同時(shí)也將進(jìn)行積極的加氫站布局。

在燃料電池汽車(chē)遠(yuǎn)遠(yuǎn)未普及的當(dāng)下，國(guó)務(wù)院已經(jīng)為加氫站的設(shè)計(jì)建造和氫氣的運(yùn)輸存儲(chǔ)都制訂了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，為未來(lái)燃料電池汽車(chē)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)打好基礎(chǔ)。

總結(jié)

目前的氫氣輸運(yùn)方法中，公路運(yùn)輸?shù)母脑斐杀咀钚。彩侨毡菊诓捎玫姆椒ǎ哂休^強(qiáng)的借鑒意義。管道伴輸如果成功，將可以極大降低氫氣的運(yùn)輸成本，但是目前看距離實(shí)際應(yīng)用仍有一定距離。

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