2021年國家重點研發(fā)計劃啟動實施“氫能技術”重點專項，目標是以能源革命、交通強國等重大需求為牽引，到2025年實現我國氫能技術研發(fā)水平進入國際先進行列，關鍵產業(yè)鏈技術自主可控，描繪出我國氫能產業(yè)發(fā)展技術路徑的目標愿景。

 

    氫能發(fā)電，低碳環(huán)保

 

    氫是21世紀人類最理想的能源之一。用氫做能源發(fā)電。可謂是理想之舉。制氫的原料是水，其燃燒的產物也是水，因此氫的原料用之不竭，也無環(huán)境污染問題。大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網，由電網輸送給用戶。但是各種用電戶的負荷不同，電網有時是高峰，有時是低谷。為了調節(jié)峰荷、電網中常需要啟動快和比較靈活的發(fā)電站，氫能發(fā)電就最適合搶演這個角色。

 

    更新的氫能發(fā)電方式是氫燃料電池。70年代以來，日美等國加緊研究各種燃料電池，現已進入商業(yè)性開發(fā)，日本已建立千瓦級燃料電池發(fā)電站，美國有30多家廠商在開發(fā)燃料電池。德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料電池的研究，這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關注。燃料電池是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能源轉換效率可達60%—80%，而且污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活。最早，這種發(fā)電裝置很小，造價很高，主要用于宇航作電源。現在已大幅度降價，逐步轉向地面應用。

 

    在2021年10月29日，天能首批8套公交車燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)正式下線，這批產品將裝箱發(fā)往四川南充縣吉利商用車生產基地。此次下線的是天能T系列公交車用氫燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)，配備天能氫能源自研電堆，額定功率為62kW，是一款專為吉利商用車量身打造的高安全、高智能、長續(xù)航的氫燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)運行時只排放水，綠色環(huán)保，動力強勁。“產品自主研發(fā)，從立項到中試下線迭代升級，歷時12個月，零配件國產化率高達90%，迭代升級后比上一代系統(tǒng)氫耗降低18%，擁有專利20余項，動力強勁，節(jié)能降耗，低碳環(huán)保。”天能氫能源公司系統(tǒng)技術總監(jiān)向德成表示。

 

    純氫發(fā)動機，節(jié)能降耗

 

    早在100多年前，英國科學家就提出用氫為燃料的理論，但這一理論主要用于利用氫反應發(fā)電的原理制成質子交換膜燃料電池。隨著氫燃料技術的進一步發(fā)展，出現了將氫氣直接作為發(fā)動機燃料的應用，這種氫燃料發(fā)動機驅動的汽車比電動車更符合“氫燃料汽車”或“燃氫汽車”的稱謂。氫燃料主要用于汽油發(fā)動機，應用的氫燃汽車大多采用氫與汽油或柴油混合的燃料。

 

    卡特彼勒公司在2021年末宣布開始提供能夠使用100%氫氣運行的發(fā)動機組，包括通過定制使用完全可再生的綠色氫氣。卡特彼勒將推出商用發(fā)電解決方案，該解決方案可配置為使用摻有高達25%氫氣的天然氣。

 

    這些以市場為中心的創(chuàng)新建立在卡特彼勒的氫氣解決方案組合之上，包括燃氣輪機發(fā)動機組，這些發(fā)動機組已經使用高混合氫運行了幾十年，并且今天能夠使用100%的氫氣運行。使用氫燃料的能力有助于通過高性能、具有成本效益的技術實現客戶的碳減排目標。“在卡特彼勒，我們與客戶一起努力了解他們的需求，他們正在尋找可靠的能源來支持他們與氣候相關的目標。”卡特彼勒能源與運輸集團總裁喬克里德(JoeCreed)說。“我們對新產品、技術和服務的持續(xù)投資是我們通過卡特彼勒提供的優(yōu)質解決方案支持他們的一種方式。”

 

    憑借高達100%氫的發(fā)動機能力，卡特彼勒正在擴展其在燃氣發(fā)動機和燃氣輪機方面的傳統(tǒng)，并在高氫燃料方面擁有超過35年的經驗。卡特彼勒繼續(xù)進行投資，旨在提高氫動力解決方案的能力，并在發(fā)動機平臺上復制它們，因為這種燃料可能會在客戶的低碳未來計劃中發(fā)揮作用。

 

    氫能汽車，助力雙碳

 

    氫能汽車分為兩種，一種是氫內燃機汽車是以內燃機燃燒氫氣產生動力推動汽車。氫燃料電池車是使氫或含氫物質與空氣中的氧在燃料電池中反應產生電力推動電動機，由電動機推動車輛。2018年9月28日，武漢首批氫燃料電池動力公交車在中國光谷武漢東湖新技術開發(fā)區(qū)359路公交線路試運行，武漢首座加氫站同步啟用，標志著武漢市氫燃料電池動力公交車全面進入商業(yè)化示范運行新階段。

 

    2021年11月18日上午，搭載濰柴燃料電池的全系列商用車亮相全國首座高速公路加氫站，成為該服務區(qū)第一批氫氣快速加注的車輛，同時在濟青高速上演了一場氫能車輛跨城際飛馳的“速度與激情”，引得社會廣泛關注。

 

    山東是氫能大省，氫能產業(yè)鏈完整，省內高速公路發(fā)達，公路客運和貨運規(guī)模巨大，打造氫能高速示范場景擁有得天獨厚的優(yōu)勢。全國首座高速公路加氫站的建成投用，預示著“氫進萬家”示范項目全面進入建設期，濰柴將繼續(xù)扛起全省氫能發(fā)展重任，積極推動國內首條燃料電池重卡的高速運輸規(guī)模化示范線建成，打造“濟青高速氫能重卡運輸”的樣板工程，建設起車、站、路協(xié)同的零碳交通運輸系統(tǒng)。與此同時，將同步加快氫能港口、氫能園區(qū)、氫能社區(qū)等示范場景的落地。

 

    加氫站林立氫能市場

 

    作為給燃料電池汽車提供氫氣的基礎設施，加氫站也如雨后春筍般在不斷增長，各種示范活動在全世界各地火熱展開，這些加氫站的建設及示范運行活動為今后積累了大量的數據和經驗。

 

    在四川省涼山州西昌市投運的加氫站是中國西部高原地區(qū)首座標準化固定式加氫站，10輛氫燃料電池公交車將陸續(xù)啟動運營。月城加氫站的建成，解決了西昌當地氫燃料電池汽車燃料加注問題，也為推進涼山州氫能汽車產業(yè)化發(fā)展提供了基礎設施保障。“這是涼山氫能產業(yè)從無到有的標志性項目。”據涼山州副州長趙勇介紹，涼山州有著水能、風能、太陽能等豐富的清潔能源資源，目前正科學布局制、儲、運、用為一體的氫能全產業(yè)鏈。據東方鍋爐相關負責人介紹，公司未來將依托東方電氣(西昌)氫能源有限公司，在涼山州開展可再生能源制氫、加氫綜合能源一體化示范項目建設，積極開展氫燃料電池城際客車、重型卡車、物流車、旅游車等示范，協(xié)同打造成渝“氫走廊”。

 

    氫能是世界能源發(fā)展的主要方向之一，是無污染、零排放的綠色能源。氫能汽車也是國際新能源領域最前沿課題。四川是中國第二個、西部地區(qū)首個開通氫燃料電池公交示范線的省份，也是西部首個建成加氫站的省份。

 

    全球氫燃料電池的研制歷史雖然長達幾十年，但與已應用上百年形成巨大產業(yè)規(guī)模的傳統(tǒng)石化能源相比成本仍然很高，而如今在全球遏制碳排放的共識和推動下，氫能終于受到廣泛關注，必將迎來產業(yè)大爆發(fā)。見道網

 

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    新能源　氫能

 

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