新能源汽车用氢气如何制作有没有氢气为燃料的

2019年6月5日上海驿蓝能源科技有限公司(以下简称“驿蓝能源”)联合上海化工区和上汽集团在化工区加氢站举行了燃料电池汽车用氢气如何制作全场景应用暨加氢站落成儀式,标志着全球规模最大、等级最高的加氢站落成并即将投运

在落成仪式结束后,驿蓝能源与其合作方一同接受了媒体专访上海士碼科技有限公司董事长马宝、上海驿动汽车用氢气如何制作服务有限公司副总经理刘文瑾、上海驿蓝能源科技有限公司总经理肖明宇出席活动。

据驿蓝能源总经理肖明宇介绍驿蓝能源定位于的综合落地方案的解决,既有做加氢站也有做车辆资产和运营。在物流领域驿藍能源与京东物流、舜华在4月份召开战略发布会,围绕着燃料电池物流车的运营做了一些工作在客车领域,驿蓝能源主要是跟驿动、舜華在上海地区展开合作运营

驿动汽车用氢气如何制作副总经理刘文瑾介绍,驿动汽车用氢气如何制作是在2014年年底成立是驿蓝的股东。荿立初期主要是尽到新能源汽车用氢气如何制作示范推广的职责驿动汽车用氢气如何制作的核心业务主要是运营,主要是经营9座到50座左祐的客运车辆目前自有新能源客运车辆达到了1300辆左右的规模。前期阶段基本上还是着重在但是驿动认为氢肯定是未来一个非常重要的發展方向。对于氢燃料电池车辆运营加氢站基础设施建设这一块也是非常重要的。所以驿动汽车用氢气如何制作在这块做了一个相应的咘局在2017年、2018年的时候成立了驿蓝。

作为驿蓝能源的实际控股方上海士码董事长马宝也介绍了上海士码在新能源汽车用氢气如何制作运營方面的优势。上海士码在金融解决方案和实际落地场景的整合上更具有优势此外,上海士码出手比较快基本已经完成了整个产业链嘚前期布局。第一已经参与到了上海的合规加氢站,在运营场景上与京东物流展开了非常开放的战略合作第二,跟上海驿动除了合作鉯外还有股权投资的关系第三个在产业上游电堆方面,其实都有股权投资

目前已经建成安亭站和金山站,跟上海胜能合作的宝山站以忣跟汽车用氢气如何制作城合作的嘉定郊野公园站将陆续浮出水面在青浦也陆续有加氢站的规划。从投资的角度来讲其实上海士码主偠在推动燃料电池的商业化,所以会带来更多的能够促成商业化模式场景之下的运作更多的是把车、站和业务多方联动起来,这个可能昰他们所起到的“润滑油”作用而这个润滑油有的时候可能是商务上的,也可能是资本层面的

Q:运营的加氢站与车辆如何匹配?

A:金屾站是以燃料电池大巴为主要场景搭建像驿动现在在搭的共享班车业务。当然可能会有少量的乘用车化工区目前大概有500到550台的这样一個客运车辆的班车需求,驿动在化工区大概有200多辆的业务金山站仅仅依托于化工区的共享班车基本上能力已经达到80%。

6月份左右可能就會有二三十台的车辆替代到今年年底,根据车型的变化体量还会有所调整目前是12座的车型。接下来可能还会购买一部分大的车型基夲上今年年底会有100辆车辆可以上线。

今年跟驿动、京东可能联合做的车的数量还是比较多当然这个车和站其实是完全匹配的。跟胜能一起规划了宝山站因为那个站是在外环里,比较接近市区也比较靠近崇明岛,以后乘用车的场景多一些

Q:今年计划投入的新的氢燃料車有对应的70MPa加氢站需求的吗?

A:国内来讲真正能够批量落地的乘用车的70MPa的还是比较少的。应该是明年的上半年会有批量的落地上汽在金山站落成仪式发布会也展示了一些车型,其实这些车型从乘用车到商务车都是可以用70兆帕

Q:如何让化工区企业接受向氢燃料电池汽车鼡氢气如何制作转变?

A:化工区一公斤氢气卖30多块钱40块钱去武汉没有60块钱可能一公斤氢买不下来。至少在上海在这个地方,无论是政筞、产业还是商业,具有种种的机遇条件共同来促成这件事情这个非常关键,氢在中国的发展需要有契机虽然政策很好,但是如果沒有合适的商业环境也发展不起来。

Q:现在氢气价格组成是什么样的

A:运输成本管道其实是最便宜的,鱼雷车运输跟距离有关系距離一般合适100公里以内,超过就不划算了一般远的运输成本10块钱一公斤,甚至更高

Q:车站联合是不是一种比较好的商业模式?

A:驿蓝主體里边有气体公司、运营公司、装备公司、加氢站运营公司包括有投资机构。这个产业不是一家企业单打独斗能干的这个时候如果他們像发展纯电一样,某个企业挑头或者某个环节挑头我认为几乎是没有太大的可能性的。所以一定是闭环的有足够的闭环企业参与,財能真正的在场景中推动这个商业化发展我觉得是缺一不可。比如上海目前工业废气提纯后制造的氢的量也就能支撑1000多台车。我觉得這也是现实环境问题如果再支撑更多的车,就需要更多的上游的气体生产

Q:上海目前当地有多少加氢站在运营?

A:上海的加氢站有四座但如果要说合规的,实际上现在应该是有两座第一座就是上海的安亭站,2007年至今已经连续稳定的运行了11年应该是安全零事故的。金山站是上海第二座合规的加氢站真正的合规站接下来还有一个嘉定郊野公园站,这是世博加氢站的迁建项目这个规划都已经做完了。

Q:刚才说的合规有两证这两证是什么?

A:这其实跟当地政策有关系上海因为氢气未作为能源列入到整体燃气管理条例,目前还是作為危化品处理上海目前两证是指危化品经营许可证和气瓶充装许可证。有些地方如果氢气已经纳入住建燃气管理的话它可能以燃气经營许可证替代危化品经营许可证。所谓两证要么是危化品经营许可证和气瓶充装许可证,要么是燃气经营许可证和气瓶充装许可证根據各地的政策不同而不同。

Q:政府包括审核周期等的一个审核流程具体是怎么样的

A:实际上现在国内还没有一个统一的建设程序去覆盖加氢站建设。现在氢气属于危化品固定资产投资项目建设程序是很难去覆盖一个化工区域外的加氢站项目建设。上海其实在2006年、2007年当時进行过突破,当时是安亭的加氢站是按照基本项目建设程序一事一议,最终合规取证取证就是刚才提及的这两个证。化工区这个项目的突破实际上是在化工区以加氢站的这个名义合规报建、通过审批最后将合规取证。上海在5月24号副市长开协调会以后应该会提出加氫站的项目管理程序。其他像佛山、武汉、如皋、张家港好多地方已经具体发放相关的建设程序。每个地方都有所不一样有参照燃气嘚,有按照独立项目也有兼顾油站的。不管程序如何规定驿蓝坚持按照合规程序去进行报建、合规取证,这是一个底线

Q:一些地方標准是有了,但是建站的热情不是那么高

A:有能力解决气源问题,不一定能解决政策补贴反之亦然。这其实是一个很综合性、系统性嘚工程你看到了20多座站,但是你今天真正去看一线城市有几个站在真正的有实力去发展燃料电池汽车用氢气如何制作产业的这些城市囿几座站,这个是关键现在全国都在讲环保,但并不是每个地区都具备环保客观条件所以说不能光看数量,关键还是要看质量

Q:驿藍公司提出了一个环上海市加氢走廊的概念,这种建设在城市郊县的加氢链条是驿蓝公司业务辐射其他长三角地区的总体思想吗

A:氢能源真正的应用场景,比如在大巴这个领域是城际客运这也就是为什么叫环上海的加氢站。第一个原因是因为加氢站基于它的一些特性沒有办法在市区里边。这是当前的状态因为国人对氢的接受是一个过程。在日本加氢站就建在居民的楼边上没有问题。第二个就是从燃料电池或者氢燃料物流车车辆发展场景来讲它应该是城际的。包括马上要在浙江有很大的工作有很多的站,包括在江苏也在考虑其实最终来讲,一定是在中国经济最发达的区域城际的链条会先搭起来,尤其是观念更开放和经济更发达的地区

Q:2020年上海完成十座加氫站建设,但现在建设还是比较滞后的阻碍加氢站建设的因素是什么?

A:原来加氢站也是个很冷门的领域今年两会之后一下成为热点叻。两会之后其实大家明显能看到政府政策制定的速度会越来越快整个的实施细则也陆续出台了。也就是说整个加氢站的建设至少规劃到落地,整体有加速的趋势2020年这个十座站一定会完成,而且可能是超预期的完成


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通过之前的文章我们已经了解到氫能的制取和各类应用场景, 现在我们一同来了解下氢的存储、运输和转化

通常制得的氢气,有三种储存途径

  • 一种是将制得的通过压缩機压缩,存储在中低压压力等级的储氢罐
  • 当制得的氢气量足够大时,可以利用现有的地下洞穴或天然气气穴存储地下储存的氢气压力沝平范围为2MPa至18MPa;
  • 若设备允许,可将制得的氢气通过低温液化,储存到低温液态储氢罐其储氢量相比压缩储氢要大很多,同等空间的情況下若压缩储氢提供氢储量100千瓦时(kWh),低温液态存储储氢量可以达100GWh

对于压缩氢气储氢,压缩机是储氢的关键技术美国国家可再生能源实验室(NREL)最近的一项研究表明,因为高压(如FCEV车载存储所需700MPa)的设备需求量比较少产量少所以压缩技术的数据非常稀少,压缩所需的能量需求在不同技术中相差十倍

压缩储氢由于其有限的能量密度而具有高成本;低温罐由于蒸发损失只能在有限的时间内保持要求嘚压强水平。

加压和低温氢存储之间的中间解决方案低温压缩氢在这种情况下,液化氢被填充到罐中与普通低温储存(约2至4MPa)相比,低温压缩氢所需的氢气燃烧压力条件要高得多(高达35MPa)这使得低温压缩储氢能够储存更长的时间

在未来将氢存储在金属氢化物或碳纳米结构中是实现高能量密度的有前途的技术选择。虽然金属氢化物已经处于示范阶段但仍需要进行基础研究以更好地了解碳纳米结構的潜力。

氢气的运输通常根据储氢状态的不同和运输量的不同而不同下图展示了氢气的各种运输方式。

通常气态氢由卡车(长管拖车)运輸通常运输压力为200-500Mpa。

由于液态氢的能量密度高于气态氢的能量密度因此值得在长距离输送大量氢气,然而液化过程耗能较多需要消耗运输的氢的能量的30%,相当于每运输1kg氢气消耗7-10 kWh能量由于冷氢与环境温度之间存在较大的温差,因此对所用材料和绝缘有很高的要求通瑺,液态氢运输适用距离应该超过400-1000km并且运输温度应该保持在-253°C左右。

管道运输可以长距离运输大量氢气在工业领域特别有利。但建设管道网络的成本昂贵尤其是在城市区域搭建网管需要考虑的因素太多。若是氢气输送的需求网络密集则建设氢管道网络非常有利。

下圖描述了氢输送成本对质量流量和运输距离的依赖性可以看出,每天的运输量为70吨时管道运输是最便宜的运输方式。液态氢的运输得箌回报每日运输量为10吨,运输距离超过200公里时液态氢的运输最具优势。每天销售量低于10吨拖车运输气态氢是最便宜的。

氢输送成本與质量流量和运输距离的关系图[G表示气态氢运输,L表示液态氢运输, P表示管道运输气态氢]

目前氢气作为燃料与天然气相比还没有足够规模的基础设施。关键问题是氢气是否需要这种规模的基础设施以及在何种程度上利用已经存在的基础设施。

大规模使用氢气需要运输和配送基础设施,将氢气生产场地与用户连接起来如果从小规模应用逐步发展,在早期阶段用卡车或轮船运输就足够了在大规模应用的情況下,通过管道基础设施进行运输将是一个绕不开的关键环节因为长期大规模使用基础设备,会带来很高的成本优势等

除了集中制氢外,如果运输价格昂对对于偏远地区,可以选择就地小规模制氢避免运输费用。目前德国的加氢站采用了两种生产工艺:电解和蒸汽重整。在这两种方法中产生的氢气的压力高达50bar(通常为1-30 bar)。

氢气作为燃料主要还是通过氢燃料电池,将氢能转化为电能燃料电池鈳以使富氢燃料氧化,转化为有用的能量而不会在明火中燃烧与将化学能转化为电能的其他单阶段过程(例如燃气轮机)相比,燃料电池的電效率更高 (32%至70%)

与电解装置类似,燃料电池在效率和功率输出之间进行权衡低负载时效率最高,而功率输出增加则效率降低与传统技术相比,燃料电池可以在瞬态循环中实现最高效率

按照不同的电解质可以分为不同类型的燃料电池,其通常可以通过它们的膜类型和操作温度来区分:

  1. 磷酸燃料电池(PAFC);
  2. 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC);
  3. 固体氧化物燃料电池 ( SOFC )

虽然质子交换膜燃料电池 ( PEMFC )和碱性燃料电池( AFC ) 的工作温度低至80°C,但固氧化物燃料电池 ( SOFC )的工作温度高达600°C(SOFC)更适合热电联产应用。在其他参数相同的情况下温度越高,效率越高 目前质子茭换膜燃料电池(PEMF)是燃料电池汽车用氢气如何制作(FCEV) 最合适的选择。

下面一张图总结了上文中提到的各种类型的燃料电池、压缩机等参数图:

[關于不同类型的燃料电池的具体介绍可以参考之前的文章: (人类历史上的第四种发电技术)]

据美国能源署(DOE)2013燃料电池技术市场报告,全球燃料电池市场在2008年至2013年间增长了近400%仅2013年就增加了170兆瓦的燃料电池容量(图10)。目前超过80%的燃料电池用于热电联产,备用电源和远程电力系统等

尽管燃料电池在过去十年中取得了显着的发展,但高投资成本和相对有限的寿命仍然是燃料电池广泛应用的最大障礙投资成本在很大程度上取决于制造成本,并且成本可以通过大规模生产显著降低根据美国能源部(US DOE,2012;与美国能源部的个人联系)燃料电池汽车用氢气如何制作质子交换膜燃料电池(PEMF)系统在高产量的情况下成本降低潜力非常大,目标成本为每千瓦30美元左右

与燃料电池汽车用氢气如何制作相比,户用燃料电池系统 (非汽车用氢气如何制作用燃料电池) 的投资成本预计会下降得更慢这主要是由于注重更高嘚效率和更长的使用寿命。对于中型燃料电池热电联产系统美国能源部在2020年内设定的目标成本为每千瓦1500美元至2000美元。

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