液氢“第二春”

近日,中科富海与考克利尔竞立正式签订战略合作协议,双方围绕绿氢产业技术和应用领域,探索技术产品提升、合作成果共享、业务发展互助方面达成战略合作意向。此次也是液氢龙头与老牌制氢劲旅的强强联合,未来双方将在绿氢产业中建立互联。


此前,有业内人士认为:“液氢因其运输成本低、氢纯度高、计量方便等优势,更适合大规模部署和运输,将成为绿氢产业储运方式‘最优’。且从做液氢角度,一直看好和呼吁绿氢与氢液化结合的发展路线,且液氢的发展在未来具有必然性。”


而在2022年,国内多项液氢项目进展明显,其中年末时中科富海首套具有自主知识产权的国产1.5TPD氢液化装置在安徽阜阳调试成功,顺利产出液氢产品,产品纯度达到99.9999%。


此外,浙江蓝能也在股份公司成立大会上提到已实质性启动液氢储运相关产品研究;未势能源车载液氢技术助力长征汽车首款液氢燃料电池牵引车;奥扬科技车载液氢供氢系统项目火热进行;优捷特清洁能源也曾公开表示氢能的发展更看好液氢。


2023年,由中集安瑞科旗下的南通中集能源装备有限公司牵头起草,中国技术监督情报协会正式发布T/CATSI 05007—2023《移动式真空绝热液氢压力容器专项技术要求》团体标准(以下简称“标准”),此《标准》为中国首部移动式液氢运输容器团体标准,拥有全面自主知识产权,填补了液氢压力容器相关行业标准空白。


液氢产业好似“一夜春风百花开”,开始频繁出现在大众面前,液氢“热”了。


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液氢“热”的背后是氢能“热”

液氢的“突然火热”并不是空穴来风,其背后的原因是来自中国氢能产业的崛起,更安全、更高效的氢能储运方式成为发展与研究的方向。


势银分析师提到:“液氢的发展是必然的,并不存在突然爆红这么一说,只不过民用液氢的规模比较小,之前都没有受到关注而已。如今氢能燃料电池车产业发展势头正旺及加氢站建设的不断突破,再加上如今西北大规模风光绿电的发展,利用低谷低价电来电解和液化,再结合液氢储重比高、运输量大等优势,来实现能源存储和转移,液氢就显得‘火热’了。”


自“双碳目标”提出后,绿能概念开始上升,随着2022年国家发展改革委、国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,氢被定义成了能源,氢能成为未来国家能源体系的重要组成部分及用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,且氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。氢能产业发展开始步入“快速路”,被认为是人类的终极能源。


从上游制氢端来看,2022年开始电解水制氢就迎来一股爆发的热潮,据公开数据显示,截至当前,电解水制氢装备共发布相关新品29款,其中2023年就已发布5款新品,并随着西北绿电制绿氢项目的不断发展与产能扩大,绿氢也逐渐火热,而液氢凭借其独有的优势将无疑是与绿氢产业结合极佳的选择。


“如果使用气氢对新疆、内蒙古等地的项目进行配合肯定是不现实的,就以现有储氢瓶组来说,想要存一天的产量可能就需要上百套容器,用地就需要一个足球场大小,而且大大小小的阀门检漏工作量就无法预估。此外,如果使用气氢进行运输那成本也将远超预期。”国内某氢能运输装备企业负责人告诉势银氢链。


从下游加氢站领域来看,虽然我国现已建加氢站超350座,但由于国内液氢加氢站仍处于研发试验阶段,主要为高压气态加氢站,不过据公开数据显示,全球范围内液氢加氢站数量总占比约为三分之一,液氢整体下游应用市场“蛋糕诱人”。


除此之外,一项产业的火热离不开终端应用需求的带动。在氢能燃料电池车方面,随着氢能示范城市群的确立,氢能燃料电池车发展也呈快速上升趋势。势银数据显示,2022年燃料电池汽车上牌销量为5009辆,同比增长169.0%;2022年燃料电池装机量为492.1MW,同比增长182.7%。


据势银在2022年初发布的中国燃料电池汽车市场预测数据显示,示范期内即2022年-2025年国内燃料电池汽车市场中性预计总增量将有7.9万辆,到2030年市场总保有量(按5年寿命计算)将超70万辆。


而液氢作为良好的能源载体可提高加注效率与提升车辆行驶里程,车载液氢供氢系统成为众多企业布局研发的方向。


此外,液氢还可为半导体、电真空材料、硅晶片、光导纤维等领域提供超纯氢气,且液氢可用于炼钢来提高钢材品质,液氢的应用范围将更为广阔。


势银氢链从国富氢能处了解到:“液氢纯度可达到 99.9999%,再经进一步纯化后,可满足超纯氢的大规模的使用。并且液氢在航天、航空、运输、电子、冶金、化工、食品、玻璃,民用燃料、医学等多领域均有应用。此外,高纯度液氢对于延长 PEM燃料电池的寿命很大的帮助。”


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液氢发展其实是板上钉钉


氢能产业化发展面临诸多关键问题,特别是规模化、低成本制取及长距离输运等技术难题一直是氢能实现规模化应用的“绊脚石”。


我国氢能在地理分布位置上,能源供应中心和能源负荷中心呈逆向分布,氢气资源“西富东贫,北多南少”,而在需求上恰恰相反,氢气的远距离储运技术显得至关重要,而这与液氢解决远距离运输和储存的主要目的不谋而合。


虽然我国目前氢能主要储运方式为高压气态,且低温液氢产业还处于起步阶段,民用规模较小,但其在航天航空领域早已有大规模应用,并随着2021年三项国标——GB/T40045-2021《氢能汽车用燃料 液氢》、GB/T40060-2021《液氢贮存和运输技术要求》、GB/T40061-2021《液氢生产系统技术规范》实施以来,进一步完善了氢能标准体系,使液氢民用有标可依,为指导液氢生产、贮存和运输,加强氢燃料质量管理,促进氢能产业高质量发展提供重要标准支撑。


液氢凭借其密度大,可实现储存和运输规模大,储运方便、运输成本更低,液氢工作压力低更安全,液氢储重比高使得相同重量氢储箱的车辆行驶里程更长,液氢供氢系统的氢气纯度更能满足用户需求等优势,更适用于氢能的规模化、商业化供应。


同时,随着氢能应用产业的快速发展,也将倒推对液氢需求的增长,液氢技术路线必将成为国内民用氢能开发应用的重要技术方式之一。


国富氢能液氢领域负责人向势银氢链透露:“液氢的质量是常压气态氢的780倍,且安全性相较于高压氢也更高,尽管氢的液化过程中需要耗能,但是在后续的储存、运输和终端配送使用环节,所节省的费用已经远远大于液化环节的能耗。”


以我国当前氢能发展的现状来看,液氢发展还存在应用市场规模小、液氢技术门槛高、液化过程能耗高等痛难点,但随着氢能规模化发展,液氢技术的发展与突破是必然的,并且液氢也将是突破整个氢能体系规模化、商业化运营瓶颈的关键所在。