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专家沙龙|国电投柴茂荣:“储氢换氢站”可否与加氢站并举?

时间:  2019-11-09 22:33  来源:  氢智会原创   作者:  柴茂荣

  编者按:
  新能源汽车发展道路上,换电模式作为电动汽车的技术路线之一,长期被讨论、多次被试验,而氢燃料汽车能否在商用车领域试行换氢罐模式,国家电投氢能氢能首席技术官柴茂荣博士提出了自己的构想。
  在这个百家争鸣技术路线的时代,我们需要的是大胆想象,小心求证。毕竟,如何更好地降低储运氢成本,是需要整个氢燃料行业思考的课题。

  摘要 
       牛奶喝完了,还玻璃瓶,换新牛奶。氢气用完了,为何不换氢气瓶?
  正文:
  氢燃料的价格是关系到燃料电池汽车能否推广应用的关键问题之一。一方面,我国有大量的工业副产氢以及光伏风电水电的消纳可以电解制取大量的氢气;另一方面,氢气储运成本高,加氢基础设施的缺乏又束缚着燃料电池汽车商业化的步伐。
  与国外推广的燃料电池乘用车不同,目前我国燃料电池汽车的推广,主要以大巴车和物流车等大型燃料电池应用系统为主。因为我国液氢技术还不够成熟,这些车辆往往通过高压气氢进行燃料补充。化工厂把提纯后的高压氢气运到加氢站,通过泵加压压入加氢站的金属制高压罐,用时再冷却后加到燃料电池公交车,既费时(大约需要30分钟/辆),又存在氢气泄露等安全风险。而且,我国加氢站设备系统里需用的高压软管、氢气计量等技术严重缺乏,推广加氢站存在技术瓶颈。
  


图源:巴拉德
  鉴于此,何不走出一条自己的燃料电池汽车加氢的推广路线,直接空瓶换满瓶。把燃料电池车用高压气瓶直接固定在金属制框架模块上,根据公交车或物流车的大小分成4,6,8等几种模块,在气瓶上配置减压装置,再在框架上装上气体的标准供应接口和与巴士顶上的固定螺栓固定的接口。因为供应的是经过减压后的低压氢气,对管路的安全要求就低不少。由于大巴车等气瓶的放置位置都在车顶,相较于换卸底盘上的锂电池要容易得多,基本上几分钟就可以完成。
  这样,由化工厂直接供应,减少了加氢站等中间环节,氢燃料的成本就可以降低了。而我国作为全球第一产氢大国,氢气在化工领域的生产应用技术已经非常成熟,大规模制氢、罐装安全风险很小。燃料电池公交车、物流车具有运行路线相对稳定 、使用量相对稳定、使用时间相对稳定等特点。根据氢能公交车和物流车的路线,氢气生产公司可与公交公司、货运公司一起合作, 氢气生产公司预先充装好满瓶的氢气 , 氢燃料公交车或物流车来到不远的换氢站,用空瓶换满瓶的办法实现燃料补充。
  加之我国加氢站建设经验并不丰富,核心技术和配套设备等缺乏,从氢源到加氢站,再从加氢站到汽车,中间多一道环节就多一道成本,也多了一道安全风险。如果不建加氢站建储氢换氢站,加氢基础设施的建设难度和成本都会大大降低,政府的土地压力也会减少,一举多得,何乐而不为呢?目前法国Pragma Industries公司的氢能自行车,日本铃木(Suzuki)公司开发的氢能摩托车,还有国内外开发的燃料电池无人机,都采用换氢气瓶的方式,安全可靠,简单易行。  
 
图源:Pragma Industries官网、Suzuki官网
  当然,现在多地政府也在努力推动加氢站的建设,但在很多不适宜或暂不可能建加氢站的地方,我们完全可以放宽思路,建换氢站也是一种替代方案,毕竟能较低成本解决燃料需求。期待燃料汽车补充能源的路径可以多元化,以利我国氢燃料电池汽车的加速推广。
 
  访谈嘉宾:柴茂荣(国家电力投资集团氢能总规划师)
  编辑整理:氢智会
  参考文献:浅谈我国燃料电池汽车加氢站的建设[J]. 蔡体杰. 刘炜炜. 刘友良. 低温与特气. 2006(12)

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