目前,由于國內氫的儲運方式僅高壓氣態較為成熟,因此我國建成的加氫站基本采用高壓儲罐進行儲氫,其型式主要為儲氫瓶式容器組和儲氫罐。據勢銀(TrendBank)統計,中國已建成加氫站中應用儲氫容器組的站數量占比79%,應用單體儲氫罐占比21%。
圖片來源:勢銀能鏈
但隨著儲氫技術的突破與發展,液氫、固態儲氫、有機液態儲氫等方式在加氫站中已有示范性應用,站內儲氫方式正向著多元化方向發展。
液氫
液氫的質量是常壓氣態氫的780倍,擁有儲重比大、儲運方便、工作壓力安全等優點。且液氫純度可達 99.9999%,經進一步純化后,完全能夠滿足超純氫的大規模的使用。
2021年,我國第一座液氫加氫站于嘉興平湖建成,站內設有一座14立方的液氫儲罐。但勢銀(TrendBank)實地走訪調研發現,由于相關標準與配套的未完善,該站液氫儲氫部分基本處于空置狀況,仍采用“氣儲氣加”模式,而非“液儲氣加”。
今年以來,隨著布局企業的發力,液氫加氫站已有多項進展——
8月30日,阜陽發改委發布了《關于液氫儲運型氣氫加注示范項目核準前公示》,建設規模為完成液氫加氫站系統集成調試,使加氫站具備35MPa和70MPa加注能力,站內液氫儲量≥1000kg,峰值加氫能力≥1000kg/天,氫氣加注能耗≤2.00kWh/kg-H2,并完成液氫加氫站示范運營;
8月8日,航天氫能自主研發的輕量化高壓液氫汽化器一次性通過液氫試驗,工作壓力達到88MPa,核心參數均達到預期目標,是國內首次進行的90MPa級液氫汽化器真實介質試驗,填補了國內高壓液氫測試領域的空白;
6月19日,空氣產品公司(AP)液氫示范應用項目簽約儀式在上海嘉定舉行,該液氫加氫站項目是AP公司在上海地區的首個應用國際領先技術的液氫示范項目;
4月,航天101所突破了液態儲氫加氫站總體設計技術,建成國內首個液氫儲存加氫站關鍵裝備開發驗證平臺;
3月,航天101所自主研發項目“液態儲氫加氫示范系統及其關鍵設備研制”課題通過航天科技集團驗收。
除此之外,中科富海、國富氫能、中海烏太等液氫布局企業在氫液化核心裝備中有所突破,進一步助力液氫在加氫站等民用領域的應用。
不過以液氫能源屬性出發,液氫在加氫站的理想化應用為“液儲液加”,但由于目前液氫的路權并未實際獲得,雖已有部分企業如未勢能源、奧楊科技等已成功推出車載液氫儲氫系統,卻無法上路,也難以獲得足量的實際數據進行驗證。
因此,勢銀能鏈認為,在當下氫能在交通領域發展的趨勢下,先形成小規模“液儲氣加”型加氫站示范,優化完善站內液氫儲氫模式,再推進“液儲液加”型加氫站建設運營,不失為一個循序漸進的辦法。
固態儲氫、有機液態儲氫
與高壓氣態和液氫不同,固態儲氫是利用固體材料對氫氣的物理吸附、化學反應等作用將氫氣存儲在固體模塊中,可以獲得較高的體積儲氫密度和質量儲氫密度,在一定程度上可減少占地面積。
而有機液態儲氫技術是以某些含有不飽和化學鍵的液體有機物(如烯烴、炔烴或芳香烴等)作為儲氫載體,通過加氫反應放熱實現氫的儲存,通過脫氫反應吸熱實現氫的釋放。
因此在一定程度上兩者具有相通性,即應用于加氫站時,兩種儲氫方式工況為常溫常壓或常溫低壓,安全性相對較好。
今年以來,固態儲氫技術與有機液態儲氫技術均實現了較大的突破,且在加氫站領域已有部分項目落地——
1月,由武漢氫陽能源有限公司與中國化學建投公司、貴州氫能效率能源科技有限公司等企業聯合打造的全球首套“常溫常壓有機液態儲氫加注一體化及氫能綜合利用項目”于上海金山碳谷綠灣成功開車,并于7月6日第三次開車成功,實現全流程貫通;
3月,廣州南沙小虎島電氫智慧能源站建設完成,該站是國內首個應用固態儲供氫技術的電網側儲能型加氫站,實現了從電解水制氫,到固態氫儲存,再到加氫、燃料電池發電和余電并網,氫和電的融合;
6月25日,瀚銳氫能集團“液態有機儲氫加氫站供氫示范項目”開工儀式在佛山市南海區丹灶舉行,該項目是國內首個通過液態有機儲氫技術為加氫站供氫。
但值得注意的是,從目前加氫站建設情況來看,由于固態儲氫與有機液態儲氫均需經過吸氫-儲氫-放氫環節,在放氫后仍需經過壓縮機壓縮至站內高壓儲罐中,無法實現對氫車的直接加注,因此整體作用僅類似于“充電寶”;且兩種儲氫技術放氫時基本需要吸熱,站內需要額外配置換熱、冷卻設備,這在一定程度上也將提升整體成本。
勢銀能鏈認為,固態儲氫與有機液態儲氫作為純粹的儲氫技術,在加氫站領域應用時,應根據實際應用需求靈活選擇,如在制氫加氫一體站中作為儲能手段,或應用于低壓儲氫叉車、兩輪車等低壓加注,而非一味的作為擴充站內儲氫容量的手段。