氢能商业化推行待破局 甲醇怎么作“支点”
明显，受动力需求日益增长、化石燃料许多耗费与二氧化碳排放总量快速上升等要素的影响，氢能俨然成为未来动力革新的重要组成部分。
统计数据显现，当时全球氢能展开势头十分微弱。在占全球GDP约52%的27个国家中，已有16个国家拟定了氢能战略，其他国家也正在拟定中。
作为国家科技运用的排头兵和经济展开的晴雨表，轿车工业天然成了氢能与燃料电池最宽广的试验场。
尤其是跟着我国“力求2030年前完成碳达峰，2060年前完成碳中和”方针的提出，更是让氢能成为轿车工业范畴最抢手的论题之一，也让人们关于氢能和燃料电池的展开充满了等待。
可是，好像多年前初露萌发的电动轿车相同，处在刚刚起步阶段的氢能和燃料电池工业，仍面临着许多技能、法规、大众认知度等方面的应战和困难。
不过，存在不知道的动力蓝海相同也充满了先机。在国内，许多职业安排、企业校园和创业团队都将目光锁定在了氢能和燃料电池范畴，尽力为这一新兴工业“添柴加火”。
氢能也有“冰与火之歌”
长期以来，我国在新动力轿车范畴大力推进电动化进程，其力度之大世界领先。
数据显现，2020年，我国轿车商场上纯电动轿车保有量超越400万辆，占新动力轿车总量的81.32%。
可是，纯电动轿车产销快速增长的一同，本身的隐忧也逐渐显现。“在现有技能下，因为车企对动力电池高密度、长续航的过度寻求，引发了一些安全事端。在后商场，动力电池也面临收回形势严峻，收回系统有待建立的问题。”轿车职业分析师刘志超如是说。
这样的状况也给氢能与燃料电池的展开发明了机会。世界氢能委员会发布的《氢动力未来展开趋势调研陈述》显现，到2050年，氢动力需求将是现在的10倍。估计到2030年，全球燃料电池乘用车年销量将到达1000万辆至1500万辆。
在同济大学轿车学院教授余卓平看来，碳中和方针已构成全球一致，许多国家都确认了清晰的时刻节点。氢能在交通范畴的展开正在稳步推进，尤其在重型货车等范畴，燃料电池轿车将为成为一个重要的技能道路被选用。
“与此一同，各地连续发布的‘十四五规划’更是将氢能展开置于重要方位，我国氢能工业虽展开晚于欧美日韩，但展开速度迅猛，尤其在工业链布局方面已逐渐赶超西方国家。”余卓平直言。
尽管氢动力与燃料电池展开的远景光亮，可是我国燃料电池轿车工业仍面临中心技能和要害零部件缺失、企业立异才干不强、加氢设备建造难等杰出问题。
“例如碳纸、空压机、氢气循环泵、储氢系统瓶口阀等要害制氢的资料和部件,我国现在总体上都还依靠进口。”同济大学新动力轿车工程中心副主任、燃料电池复合电源研究所所长张存满直言。
此外，因为在储运进程中极易发生走漏，安全性和经济性是氢气的贮存和运送中不行忽视的问题。当时国内企业选用较多的储运技能是高压储氢技能，存在压力危险与充装危险。
“因而，要加速轻质、耐压、高储氢密度、高安全性的新式储罐的研制作业，完善化学储氢技能中相关储氢机理，进步各类储氢技能的功率。” 张存满主张说。
“一般，人们往往片面地将‘新动力轿车’等同于‘电动轿车’。”刘志超表明，“事实上，我国新动力轿车技能道路应是多元的，如高效内燃机及混合动力、清洁代替燃料、纯电驱动、氢燃料电池等。走出一条符合国情，真实高效、低碳、环保而且经济的技能道路，才是展开的要害。”
我国科学院院士丁仲礼曾表明，在推进“碳中和”进程时，需要在动力结构、动力消费、人为固碳“三端发力”。他主张国家有关部分在确认道路图时，留有一段“百家争鸣”时期，不要急于“收口”，不要急于强力推进。
其间，以甲醇为主要成分的制氢、出产燃料电池的道路，被不少职业专家学者认为是我国氢能和燃料电池展开的另一突破口。
“甲醇来历广泛，出产质料主要是煤炭、焦炉气和天然气等，乃至二氧化碳也可搜集再生甲醇，然后完成资源的循环运用。而我国的动力结构特点是‘缺油、少气、富煤’，巨大的煤炭蕴藏量能够充沛保证甲醇的获取，而且我国挖掘的煤炭中高硫煤占40%以上。”刘志超介绍说。
因而，运用可再生动力制氢，与二氧化碳一同制备绿色甲醇供给车用，是轿车职业对完成“双碳”方针最有用的途径之一。
“找到一种不依靠加氢站的燃料电池技能”
氢能是一种来历广泛、绿色清洁、灵敏高效、运用场景丰厚的二次动力，被誉为未来动力架构的中心。
燃料电池是高效的氢电转化反响设备，转化功率高，可真实完成绿色环保。但与此一同，加氢、用氢的安全一向是职业要点重视的论题,任何一次加氢站爆破事端，都必将引发职业关于氢安全的忧虑。
近年连续发生在瑞典和美国的加氢站爆破事端，让人们认识到氢气的威力和动能。正因为如此，氢气基础设备的安全技能门槛及建造要求继续推高。即便国产化设备的快速深化，一座45MPa氢气加注站的出资本钱仍然会超越1500万-2000万元(不含土地本钱)。
面临如此高本钱的出资费用，以及绵长的出资报答周期，尽管部分地方政府给予相应的财务建造补助，一些对氢能有爱好的出资方仍是望而生畏，这无疑限制着氢能和燃料电池的推行遍及。
是否存在一种不依靠加氢站的燃料电池技能?关于这个问题，常州创氢动力科技有限公司创始人李磊博士与联合创始人兼总经理刘逦从创业之初就一向思考着。
“终究，咱们决议不选用高纯氢作为燃料，而是挑选更方便、易得的液态碳氢类液态溶液，首选甲醇。”李磊介绍说，“甲醇来历丰厚且多元化，既能够来自传统化工职业，也能够经过可再生动力制备取得。一同，甲醇对错常抱负的储氢载体，1L甲醇与水反响能够取得143g氢气。现有氢气贮存技能，要么紧缩，要么冷凝。即便是冷凝为液氢(72g/L)，也远低于甲醇产氢量。”
与此一同，甲醇的高稳定性和安全性也是咱们的中心重视点。“甲醇和乙醇功能十分类似，现在许多火锅店运用‘酒精块’即以乙醇为质料。由此能够类比，55%甲醇水溶液作为燃料的运用安全性。”刘逦弥补。
再者，甲醇重整制氢反响温度约200-300摄氏度，相关于其他燃料重整制氢道路而言，反响愈加速捷与温文。创氢动力经过高温质子交流膜燃料电池技能的有用结合，顺利完成氢能的“即制即用”，无需别离与纯化进程，粗氢直接进入高温电堆，由化学能直接转化电能。
更重要的是，甲醇在常温常压下是液体，利于储运。在未来商场推行进程中，无需另行建造加氢站，而是能够依托于现有加油站进行简略的改造和晋级，将其变为兼具加注汽柴油和甲醇水溶液的联合加注站。
2012年，工信部先后在山西、陕西、上海、甘肃和贵州等5省份10市安排展开甲醇轿车试点运营推行。2019年工信部提出《八部分关于在部分区域展开甲醇轿车运用的辅导定见》，清晰提及甲醇增程式电动轿车、甲醇燃料电池轿车产品。与之同步，国家及区域推进着甲醇制、储、运、加注的工业链继续健全与完善。
“据了解，新建甲醇加注站的本钱约100万-300万元(不含土地本钱)，而加油站改建为甲醇加注站的本钱更低，大约50万-80万元/座。”刘逦介绍说，“相较于高安全技能门槛及高投入本钱的加氢站而言，甲醇加注站的可行性和可推行性更强。”
“现在职业界广泛选用是低温质子交流膜燃料电池技能，其燃料有必要是高纯氢气，要求杂质如CO等含量极低，乃至5-10ppm以下。”李磊介绍说，“咱们创氢公司是挑选专心高温质子交流膜燃料电池要害技能的继续研制及国产化，其最大优势是抗毒化才干强，CO耐受性可到达10000-20000ppm,因而才干完成在线制氢技能的耦合匹配。”
“近几年，国内有不少企业进行高温质子交流膜燃料电池技能的探究，但受制于要害技能——高温质子交流膜燃料电池电堆及系统集成操控，更多专心在联合国外企业如Serenergy公司及技能产品，面向运用端的推行。这也是高温甲醇重整燃料电池具有必定商场认知度，但缺少商场占有率的根本原因。”刘逦回想说。
这样的协作方法导致国内企业无法触摸真实中心技能，直到如李磊团队这样的“研制生力军”呈现，这样“技能一边倒”的状况才逐渐打破。
据李磊回想，早在2003年留学欧洲期间，他就重视到高温质子交流膜燃料电池技能，关于其中心要害资料如高温质子交流膜等进行深化研究与执着探究，并带着相关科研效果回国进行继续研究。
“回国后，咱们在要害技能研制进程中，遇到许多阶段性难题，如要害资料、电堆拼装、系统集成测验等。但十分有幸，咱们具有一群一起愿景的研制团队同伴以及取得英国拉夫堡大学的全力技能支持，这些困难逐渐逐个霸占。”李磊骄傲地说道。
谈及这些看似轻描淡写的应战与困难，李磊笑着说，“咱们很走运”。事实上，也正是凭借着坚忍不拔的研制精力和意志，才让创氢中心团队能打破技能独占，把握中心技能。
据刘逦介绍，现在，常州创氢动力科技有限公司现已把握包含高温质子交流膜电池电堆、高温甲醇重整燃料电池系统集成等多项中心要害技能，成为国内细分范畴的领军企业之一。
“咱们公司自主研制制作5kW高温甲醇重整燃料电池发电模块，在6月正式落地面向商场推行，已有几家意向客户正在对接。一同，创氢动力有幸取得常州市第15批龙城英才企业确定。在此，十分感谢当地政府给予咱们团队及项目的充沛认可。”刘逦说。
依照创氢动力的细分商场规划，以甲醇为载体的氢燃料电池技能不只有望在轿车范畴运用推行，在包含船只范畴、工程机械、农业装备等范畴，也将会有很大的展开空间。
“氢能和燃料电池未来展开远景是毋庸置疑的，国家层面和地方政府的利好方针，也让咱们充满了干劲。”刘逦说，“现在国内展开气氛很好，连续构成集群和规划，这些都将助力整个氢能及燃料电池职业驶入‘快车道’。”
“氢能进入工业链十分长，好像锂电职业相同，具有不同运用场景且差异化的优异技能道路，干流包含质子交流膜燃料电池(亦分为高温文低温道路)、固体氧化物燃料电池等践行者，咱们都在继续耕耘。”刘逦表明，无论是“从0到1”，仍是“从1到10”，都需要在绵长的科研作业中一步一个脚印。
李磊和刘逦都信任，跟着氢能和燃料电池技能的展开，未来的氢能将逐渐推进我国动力消费结构从传统化石燃料向低碳燃料改变。展望未来10年乃至20年，我国将有望进入氢能社会，这将对动力系统、国民经济、个人与社会生活发生巨大影响。
