近日,七部门发布了《汽车行业稳增长工作方案(2023-2024年)》,其中提到了“支持新能源汽车的增长,积极推广燃料电池汽车示范,稳步提高其规模;完善基础设施建设和运营管理;鼓励地方政府加快氢能基础设施建设,促进中长途中重型燃料电池商用车的示范应用。”
实际上,对氢能的前景,业内一直持有积极的预测态度。根据中国氢能联盟的预测,2026年至2035年,我国氢能产业的产值预计将达到5万亿元,而到2050年,氢能将占我国能源比重的10%以上。
根据企查查的数据显示,目前与“氢能“相关的企业大约有4501家。进入2023年,氢能开始迅速增长,仅过去半年,新增加的氢能企业已达到432家。同时,氢能也成为了资本市场的新宠。今年1月,亿华通成为了“氢燃料电池第一股“成功登陆港股。此外,国鸿氢能、捷氢科技、国富氢能等多家氢能公司也在等待排队IPO。
然而,氢能产业发展一直面临着明显的问题。在我国,氢能供应与负荷呈逆向分布,氢气资源在地理上“西富东贫,北多南少”,而需求情况恰好相反。因此,储运氢气技术显得十分重要。储运氢气的环节十分困难,这已经成为制约氢能行业发展的瓶颈。
氢气储运环节的成本约占整个产业链的30%~40%。
目前看来,氢能的储运技术路线主要有高压气态储运、低温液态储运、固态储运和有机液态储运等几种方式。其中,高压气态储运氢能的方式因为技术成熟、结构简单等优势,是目前使用较多的方式。但是考虑到危险化学品的属性和运输成本问题,高压气态储运氢一般更适合短距离运输。此外,正因为高压气态储运氢的危险化学品属性,加氢站的审批等流程也相当复杂,这在一定程度上限制了氢能产业的发展。
有机液态储运氢被认为是最有前景的氢能储运技术之一。有机液态储运氢技术由于其储氢量大、储运方便、维护安全,而且可以进行多次循环使用的特点,特别适用于跨季节储存、大规模和长距离运输。
从技术的角度来看,有机液储放氢是借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等有机液储氢载体和氢的一对可逆反应来实现加氢和放氢。
德国HydrogeniousTechnologies公司的氢储存系统和氢释放系统示范装置,采用二苄基甲苯为储氢载体,在国外市场已广泛应用,并成功进行了超过1.2万公里的氢能运输。在国内市场,液态有机氢能储运也正在发展兴起。
通过对比了多种有机液体储存和释放氢气的介质材料,发现二苄基甲苯作为作为储存氢气材料,是一种非常理想的选择。从化学性质来看,二苄基甲苯属于非危险品,不具有毒性、无害和腐蚀性,同时也不易燃烧和爆炸,因此具备了良好的安全性保证。此外,从经济角度来看,二苄基甲苯具有明显的优势。它本身是一种商业导热油,具有高稳定性,并且生产技术成熟,价格低廉,这对于将二苄基甲苯用于储存氢气的商业化应用非常有利。
有机液可以在常温常压下进行储存,由于其高沸点不容易挥发,因此在应用时非常安全、方便且损耗较少。有机液储存运输氢气的脱氢过程需要满足两个关键要素:第一,必须在催化剂的存在下才能释放氢气;第二,需要在适当的温度下才能使含氢有机液发生脱氢反应。因此,在有机液储存运输氢气的过程中,可以说有两重安全保障。
然而,在液态氢能储运过程中,高能耗的脱氢和缓慢的反应速率一直是行业中的一个难题,如何研发高效低成本的催化剂成为了一个重大挑战。
脱氢催化剂通常使用贵金属作为活性成分。考虑到脱氢过程的挑战,最初设计催化剂时使用了较大的贵金属用量,从而提高了原料成本。现在,研发的催化剂中贵金属的含量已经降低到上一代催化剂的10%。令人意外的是,新一代催化剂在相同温度下的脱氢速率反而提升了2倍以上。
除此之外,在供氢方面,与大规模储运氢气的高压加氢站相比,有机液储运氢技术具有低投资强度、低供氢成本、小建设面积、审批难度小等优势,这将极大地推动加氢站的建设和推广。
根据实际情况来看,国内的有机液储运氢技术起步较晚,相对于国外而言,目前多数还处于示范阶段。随着有机液储运氢技术逐步应用,很多人认为这项技术有望成为突破氢能储运技术和成本难题的重要解决方案之一,有助于推广氢能的多样化应用,并大幅降低能源成本。