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【原创】中科院理化所谢秀娟:国内液氢技术装备与产业应用详解
中科院理化所 文章来源自:高工氢电网
2021-12-20 11:38:58 阅读:8167
摘要在氢能应用中,由于液氢储运运量更大、纯度高、充装更快、占地更小,会成为面对未来更大加氢需求下的更优选择。
“在氢能应用中,由于液氢储运运量更大、纯度高、充装更快、占地更小,会成为面对未来更大加氢需求下的更优选择。到2035年国内将出现高压气氢储运、液氢储运和管道储运等多种氢气储运形式并存的局面。”

 
在2021高工氢电年会上,中科院理化所研究员/博导、科技部重点研发计划液氢项目首席科学家谢秀娟发表“碳中和下液氢关键技术装备与产业应用”的主题演讲时如是表示。
 
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氢能发展已经上升为国家战略,氢能是唯一同时用于交通、储能、发电、分布式冷热电联供和工业生产制造等领域的绿色能源,将为实现我国碳中和大战略起到重要作用。
 
在氢能应用中,由于液氢储运运量更大、纯度高、充装更快、占地更小,成为面对未来更大加氢需求下的更优选择。“我们做过预计,在2025年整个液氢的占比只有5%,但到了2060年它的占比有可能达到40%,也就是说随着氢的需求逐渐增大,液氢的技术路线会起到重要的作用。”谢秀娟表示。
 
那么我国液氢关键技术装备目前是一种怎样的发展现状?
 
液氢应用于用户端使用的整个链条中,首先是要实现氢气的液化。看全世界氢气液化的分布:主要是在北美,总产能达到了400吨/日;欧洲的总产能是20吨/日;日本相对来说氢能发展快速,总产能可达到30吨/日。而中国,目前主要还是在航天领域,单套是1.5吨/日的量级,而单套5吨/日还在研制中。
 
针对中国氢气液化发展情况,谢秀娟特别指出,氢液化由于技术门槛很高,目前国内真正在使用的只有林德和法液空,由他们进行关键技术的全面掌握,对国内企业来说长时间处于一个技术封锁的状态。
 
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氢液化之后就涉及到储运。这方面全球范围内的典型应用案例包括:19世纪60年代,美国NASA于肯尼迪发射场建造的大型液氢球罐,最大水容积达到3500,主要用于液氢工厂和航天发射场;2020年,日本川崎重工宣布完成10000 存储容量(约710吨重)的球形液化氢储罐的基本设计;包括在神户机场上建设了2500的液氢储罐。
 
“基于应用案例,我们可以看到,未来往更大规模的液氢存储,采用球罐的方式是一个必然的发展趋势。” 谢秀娟表示。而我国在液氢存储方面于12月1日刚发布了团体标准,但是针对球罐以及液氢的罐车的标准还是缺失的,希望随着液氢大规模应用的铺开,相应团标、国标会得到建立。
 
很显然,无论是氢液化,还是液氢储运,我国都是相对滞后。不过,可喜的是,国内已经开始研制大型液氢球罐和民用液氢槽车;加上国家科技部已经连续三年发布液氢相关的重点研发计划项目,及各地政府和企业也在积极结合当地资源推进液氢项目产业落地,谢秀娟预测到2035年国内将出现高压气氢储运、液氢储运和管道储运等多种氢气储运形式并存的局面。
 
演讲中,她重点介绍了中科院理化技术研究所。该研究所是国内唯一一个综合性低温科学与技术研究机构,也是航天低温推进剂国家重点实验室,于1956年率先在国内实现氢液化,在此基础上实现了更低温区的氦液化,并从此在低温领域进行长期深耕。
 
经过多年深耕,中科院理化技术研究所依次突破了核心技术、关键装备、工程应用和产业转换,经过两代院士、四代科学家60年的坚守,目前已经实现了系列化的低温装备的国产化和商业化,也得到了国内媒体的报道和众多奖项;特别是在知识产权方面也形成自己核心专利池;还积极参与了国家液氢标准的出台,为液氢产业化应用打下了坚实的基础。
 
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“当前,国家对于液氢这条技术路线正在着力布局。在2020年‘1.8专项’以及广东省新能源液氢项目以及今年有关的氢能专项,实际上都开始进行液氢技术路线的布局。中科院理化技术研究所致力于打通全国产业化液氢制取装备的全技术链条,实现5吨/日液氢工厂建设,打造1000kg/d液氢加氢站。” 谢秀娟表示。
 
为了推进液氢应用转化,中科院理化技术研究所成立了中科富海公司,目的是打造世界上第三个国际化低温制冷系统研发制造基地、低温工程承包商及工业气体提供商。
 
目前,中科富海以北京为研发总部,沿着江浙一代的气体公司以及中山的制造基地在进行全国布局,当前公司估值15亿元,2021年销售额同超3亿元,完成A轮融资。
 
“通过从上游到中游液氢的制取、储运到下游,我们希望在未来3-5年实现液氢产业链示范;在未来5—10年逐渐壮大成熟,实现绿氢一系列的应用。” 谢秀娟最后说。


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