氫能給冬奧加油！

北京低碳清潔能源研究院參與開發(fā)的江蘇如皋加氫站。

　　2022年的北京冬季奧運(yùn)會(huì)在即，國家以此為契機(jī)全面推廣氫燃料電池汽車，現(xiàn)已在張家口市全面布局氫能產(chǎn)業(yè)。國家能源集團(tuán)也承接了科技部重點(diǎn)專項(xiàng)“大規(guī)模風(fēng)/光互補(bǔ)制氫關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項(xiàng)目，為張家口冬奧賽區(qū)綠色氫能源提供來源支撐。

　　同為新能源汽車，氫燃料電池相對(duì)于鋰離子電池雖然在續(xù)航里程、加氫時(shí)間方面具有一定優(yōu)勢，然而，氫能推廣仍面臨一些問題。那么，是否可以借冬奧的東風(fēng)突破這一瓶頸呢？

　　全國氫能標(biāo)委會(huì)委員、中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟專家委員會(huì)委員、國家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院（以下簡稱 “低碳院”）氫能技術(shù)開發(fā)部經(jīng)理何廣利告訴《中國科學(xué)報(bào)》，氫能產(chǎn)業(yè)推廣主要有技術(shù)復(fù)雜、產(chǎn)業(yè)鏈長以及不成規(guī)模等問題。

　　技術(shù)復(fù)雜

　　何廣利認(rèn)為，氫燃料電池汽車相對(duì)鋰離子電池有一定優(yōu)勢，首先從結(jié)構(gòu)來說，氫燃料電池汽車更類似于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車，即能量儲(chǔ)存和能量轉(zhuǎn)化分開；其次，主流的鋰離子電池汽車充電時(shí)間長，至少需要半個(gè)小時(shí)，而小轎車充氫目前只需要3~5分鐘，大巴車也只需要10分鐘，優(yōu)勢明顯。此外，鋰離子電池還存在低溫環(huán)境容量下降的問題，這些問題在氫燃料電池汽車上都不需要擔(dān)心。

　　然而，發(fā)展氫能的短板也很明顯。何廣利認(rèn)為，發(fā)展氫燃料電池汽車的技術(shù)與配套設(shè)施體系要比鋰電池汽車復(fù)雜得多。

　　單以低碳院所從事的加氫站技術(shù)為例，何廣利介紹，該院為廣東省佛山市南海區(qū)的加氫站提供的加氫機(jī)工作壓力為35MPa，這樣高的壓力已經(jīng)超過了此前所有普通化工行業(yè)用氫氣的工作壓力。

　　同時(shí)，為一個(gè)加氫站正常工作配備的配套設(shè)施繁多，包括壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫容器、加氫機(jī)、站控系統(tǒng)等，各個(gè)設(shè)施之間又需要預(yù)留安全距離，導(dǎo)致占地面積擴(kuò)大。

　　而且，要實(shí)現(xiàn)不超過3~5分鐘的加氫時(shí)長，也要滿足苛刻的技術(shù)條件，如相關(guān)設(shè)施的密切配合以實(shí)現(xiàn)加氫過程不超壓、不超溫、不過充等，這些要求都提高了加氫站的技術(shù)門檻。

　　產(chǎn)業(yè)鏈長

　　鋰離子電池的另一個(gè)優(yōu)勢是產(chǎn)業(yè)鏈短，充電設(shè)施齊全。而氫氣制取的主要方式包括煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水等，制取設(shè)施往往遠(yuǎn)離加氫站，國內(nèi)又不允許站內(nèi)制氫，只能對(duì)氫氣進(jìn)行長途儲(chǔ)運(yùn)，提高了成本。

　　有人曾提出車上制氫的設(shè)想。何廣利認(rèn)為，這種思路需要解決一些技術(shù)問題：車上制氫對(duì)設(shè)備的重量和體積要求更加嚴(yán)格，而且行駛震動(dòng)中的車上工況比固定設(shè)施更惡劣，對(duì)安全和壽命的要求也隨之提高。

　　據(jù)何廣利介紹，目前全國建成的加氫站大約在25個(gè)左右，2018年全國氫燃料電池車銷量約為1500輛。

　　而且，在已建成的加氫站中證件齊全、滿足商業(yè)運(yùn)營需求的不到10個(gè)，很多加氫站沒有儲(chǔ)氫設(shè)施，加氫時(shí)快時(shí)慢，取決于前端壓力，無法應(yīng)對(duì)客流高峰。

　　何廣利認(rèn)為，加氫站盈利的前提是氫氣到站價(jià)格在30元/公斤的條件，售價(jià)50~55元/公斤，負(fù)荷率達(dá)到80%以上。以目前的技術(shù)及市場條件來看，新建成的加氫站2~3年內(nèi)無法盈利。

　　不再遙遠(yuǎn)

　　為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，低碳院加大研發(fā)力度，申請(qǐng)和授權(quán)了國家發(fā)明專利和PCT專利30余項(xiàng)。

　　何廣利介紹，加氫過程是放熱過程，快速充氫會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)溫度快速升高，此時(shí)需要降低壓差，或改變氫氣流速。

　　低碳院所開發(fā)的加氫技術(shù)能夠根據(jù)升溫曲線制訂最優(yōu)的加氫策略，在不超溫的前提下，組合恒壓與恒流加氫過程，以最快的速度加滿氫氣。

　　截至目前，低碳院已為廣東省佛山市以及江蘇省如皋市的加氫站提供了其自主研發(fā)的加氫站控制系統(tǒng)和加氫機(jī)系統(tǒng)。

　　如今冬奧在即，為扶持氫燃料電池產(chǎn)業(yè)，國家也出臺(tái)了一系列政策。在《工信部新能源汽車路線圖》中，氫燃料電池汽車作為七大領(lǐng)域之一，給出了未來的發(fā)展路線圖。

　　最近工信部和國家能源局頻頻調(diào)研，專家表示，在國家的巨大扶持下，加之冬奧的助推，氫能作為一款綠色、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的主要生活能源，離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)了。（■本報(bào)見習(xí)記者 池涵）