一、目前我国在储氢、运氢环节面临一定技术瓶颈,碳中和背景下,储运氢有望迎来突破发展。
我国车载储氢研发起步晚、原材料性能较差,制造35Mpa和70Mpa高压气态储氢罐的主要原材料——碳纤维尚不能满足车用氢瓶的要求,主要依赖进口。目前国内使用的主要为35Mpa高压储氢瓶,但70MPa以上的车载储氢瓶才能提高氢燃料电池车的续航里程到400公里,从而满足基本长途需求。叠加氢气本身易发生燃烧和爆炸,储存难度加大,目前储氢环节亟待国产替代与技术革新。
与制约储氢的材料与技术壁垒类似,运氢方面主要受制于产业化起步阶段的基础设施短缺与经济性不足。目前我国主要以20MPa长管拖车运氢为主,运送成本极高,难以支撑氢能源燃料汽车大规模发展。但大规模的管道运氢建设投资很大,目前国内仅有100km的管道建设,缺乏规模性。到2035年,预计我国对液化氢气的需求就可能需要200—300万吨,当前运氢产能明显受限。
总的来看,储氢与运氢的产业化程度低,目前制约了氢能源产业链的发展,相关材料与技术亟待突破。伴随十四五氢能源规划持续推进,储氢与运氢作为瓶颈环节将有望迎来发展。
二、储氢:高压气态储氢是当前最广泛的储氢方式,低温液态储氢主要在航天领域运用,固体储氢尚未规模化运用。
目前,氢的储存主要有高压气态储氢、低温液态储氢和固体储氢三种方式。其中高压气态储氢,通常需要1.5MPa以上的压力才可用特制的钢瓶贮存,当前海外已研发出可承受压力达70MPa以上的轻质材料储气瓶;低温液态储氢,在标准大气压下,将氢气冷冻至零下252.72摄氏度以变为液体,然后保存在特制的高度真空的绝热容器中,一般使用杜瓦瓶,但造价很贵,无法广泛使用;固体储氢则使用物理吸附型储氢材料和金属氢化物基储氢合金两类来实现储氢。
气态储氢是目前应用最广泛的方式。高压气态储氢具有充放氢速度快、容器结构简单等优点,分为高压氢瓶和高压容器两大类。其中钢质氢瓶和钢质压力容器技术最为成熟,成本较低,而碳纤维缠绕高压氢瓶的开发应用,实现了高压气态储氢由固定式应用向车载储氢应用的转变。
液态储氢仍有局限性。液态储氢具有储氢密度高等优势,可分为低温液态储氢和有机液体储氢,总体来看,液氢装置一次性投资较大,液化过程中能耗较高,储存过程中有一定的蒸发损失。国内液氢虽已在航天工程中成功使用,但受制于设备和标准的缺失,且投资高,能耗大,目前仍有局限性。
固态储氢尚少规模化应用。固态储氢具有储氢密度高、储氢压力低、安全性好、放氢纯度高等优势,其体积储氢密度高于液氢,但还需解决吸放氢温度偏高、循环性能较差等问题,且技术复杂,投资成本较高,目前尚鲜有规模化应用。
整体来看,高压气态储氢已得到广泛应用,低温液态储氢在航天等领域得到应用,有机液态储氢和固态储氢尚处于示范阶段。
三、运氢:国内运氢以高压气态运氢为主,液态运氢产业化仍须时日。
氢的输运方式分为气态输运、液态输运和固体输运三种方式。
气态输运来看,分为高压长管拖车和管道运输两种方式。高压长管拖车是氢气近距离输运的重要方式,技术较为成熟,管道输运是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式,具有输氢量大、能耗小和成本低等优势,但建造管道投资较大。
液氢输运通常适用于距离较远、运输量较大的场合。在长距离环境下,采用液氢储运能够减少车辆运输频次,提高加氢站单站供应能力。日本、美国已将液氢罐车作为加氢站运氢的重要方式之一。
固态输运来看,虽然固态储氢具备放氢纯度高、安全性好等优点,但因其技术复杂,成本高,尚无规模化使用。
综合来看,我国运氢现主要以高压气态运输方式为主,其中长管拖车受制运输成本只适合短距离(小于200km),管道运氢在长距离运输上优势明显,未来氢气管网有望成为低成本运氢的最佳选择;海外目前液态罐车运氢已广泛使用,国内液氢运输产业化仍须突破,但在加快发展;固体运氢处于试验阶段。
三. 核心公司
【富瑞特装】公司控股子公司富瑞氢能与深圳市凯豪达氢能源有限公司签订了合作框架协议,就在深圳合作推广电解水制氢式加氢站项目达成战略合作。
【京城股份】子公司天海工业已成功交付140套冬奥会车用70MPa储氢系统,成为国内首批车用70MPa氢燃料系统供应商。
【深冷股份】公司具备制氢,氢液化,氢储运及加注等氢能源装备的设计,制造一站式解决方案的能力,并正探索研究氢燃料电池等技术和产品应用。
【中泰股份】作为深冷技术及设备提供商,多年来在氢气,一氧化碳,氧气,氨气等工业气体的制取以及提存方面积累了丰富的技术及业绩。
【中材科技】公司高压气瓶业务占比3%,拥有70MPa IV型瓶产线年产能1万只,预计2021年年底完成。
【东方电气】公司自主研发的四川首套加氢站用高压储氢容器已顺利完工。
【厚普股份】公司自主研发的氢燃料电池电动汽车加氢枪与加氢质量流量计等多项氢能加注设备关键零部件已率先打破了国际垄断。