加氢站中的氢气是如何制得的?
氢能利用技术从70年代初开始将氢应用于发电以及各种机动车和飞行器的燃料,已有不少试验装置在运行。氢作为能源使用时,无污染物产生,燃烧产物是水,而生产氢的原料也是水。氢的热值高,每克液氢可达120千焦。1)氢气制备。可以用电解法、热化学法、光电化学法或等离子体化学法制氢。2)氢的储存。氢的储存可以用压缩、低温液化和贮氢金属吸存。3)氢的利用。可作燃料,用于导航、机动车等;可用氢燃料电池通过电化学反应直接转换成电能;可用作各种能源的转换介质或中间载体。作为人类长远的战略能源,氢可与其他一次能源结合发展各种氢能系统,特别是太阳能-氢能综合能源系统有很好发展前途。国际上认为氢能将是21世纪中后期的能源。
加氢站成本及优化潜力
占据加氢站成本大一块比重的是压缩机,其次是储氢设备,其中低压日储氢罐占13%,串级高压储氢罐占6%;冷却设备的投入成本也比较高。要想降低压缩机投入成本,首先应该从压缩机入手。和前面提到的一样,要想降低压缩机成本,得考虑降低压缩机大小,而压缩机的大小,和高压储氢罐的容量密切相关;高压储氢罐容量越大,所需要的压缩机额定流量就越小;反之亦然。然而,高压储氢罐的成本随容量增加也会增加,因此,不是压缩机越小就越好,好的办法是找到一个两者之间的平衡,以达到成本优化。下图给出了,200kg加氢站的模拟压缩机额定流量变化,压缩机成本及对应容量高压储氢罐的成本变化。从图中可以看出来,压缩机对应额定流量大约为15kg/h的时候,两者成本之和低;压缩机再小下去,成本反而会回升。
加氢站
加氢站主要的设备有卸气柱、压缩机、储氢瓶组、加注机。卸气柱是用来对接管束车,导流氢气进压缩机,压缩机将氢气压成高压,怼进储氢瓶组存储,当需要时候,氢气经加注机加到燃料电池车上。现在燃料电池车的用车成本不是一般的贵,这不利于燃料电池车的推广。加氢站的建站成本和加油站对比并没有什么劣势,而且如果加氢站中所用的压缩机和加注机进一步国产化之后,加氢站的建站成本能下降不少。但可惜建站成本对终端加注成本影响并不大。加注成本39元中近45%是氢气原料成本,运输成本占比也达20%以上。可见,制氢和运氢/储氢这两项成本才是当今燃料电池车推广运营拦路虎。而且规模化的红利对制氢和运氢的成本并没有太多影响。
高压容器储存
在氢气用量较小且运输半径有限的情况下,采用高压气态储存在经济性和实用性上优。
一般我们常用的氢气储存容器为高压气瓶,气瓶材质为金属(钢),氢气在遇到金属时会发生“氢脆”现象,使得金属变脆,长期使用会存在较大安全隐患。
而氢脆现象至今没有一个较好的处理方式。
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