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液氢产业
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2021/3/13 22:30:49 阅读:127次 【字体:
 
液氢产业
氢液化装置、氢膨胀机、正仲氢转化器、液氢泵、DN50 以上液氢阀门等)、材料(超低温用碳纤维增强复合材料)、工艺技术

液态氢是通过预冷和节流膨胀等工艺,把氢气降温到 -253 ℃变成液体。液氢的体积能量密度约为 35MPa 高压气氢的 3 倍,70MPa 的 1.8 倍。虽然将氢气从气态降温变为液体能耗较高,但当运输距离超过 200 千米时,液氢时的运输和能耗费用之和将低于高压气氢。更多液氢内容,请关注微信公众号:氢能俱乐部。日本、美国、德国等国的实践证明,液氢的运输成本仅为高压氢气的 1/5-1/8。因此液氢在规模化储存、运输方面具有明显的优势,被视为降低氢气储运成本的重要手段。

国内液氢
当前,国内仅有五家液氢工厂(陕西兴平化肥厂、北京101所、海南文昌航天基地、西昌基地、鸿达兴业),前四家均服务于火箭发射及相关实验研究。
1956年,洪朝生院士等人,首次在低温实验室使用Linde-Hampson循环获得液氢;
1961年,在钱学森同志的倡导下,北京航天试验技术研究所(101所)建立了低温技术研究室,开始研制氢与液化设备,并开展相关系列研究工作,以满足未来航天工业需求;
1966年,第一套工业规模液氢生产装置在101所投产;
1969年吉林氢液化设备投产,后因事故发生爆炸;
1972年陕西兴平化肥厂氢液化设备投产,同样采取Linde-Hampson循环,历史上仅供航天发射和氢氧发动机研制试验用;
1996年101所引进德国Linde公司氢液化循环设备投产,采用改进的预冷型Claude循环;
2008年101所、2012年西昌卫星发射中心、2013年海南文昌发射中心先后引进法液空氢液化设备并投产,采用改进的预冷型Claude氦膨胀循环。到目前位置,我国在用的氢液化设备仍以进口的法液空、Linde的氦膨胀循环为主;2020年,鸿达兴业氢液化工厂项目建成投产,生产液氢、高纯氢、超纯氢等(产品纯度可达99.9999%以上)。该民用液氢工厂位于内蒙古自治区乌海市,年产液氢约180吨。
液氢产业

全球目前已经有数十座液氢工厂,总液氢产能 480 吨 / 天,其中北美占了全球液氢产能总量的85% 以上。
美国本土已有 15 座以上的液氢工厂,液氢产能达 326 吨 / 天以上,居于全球首位,包括加拿大有 80 吨 / 天的液氢产能也为美国所用;
欧洲 4 座液氢工厂液氢产能 24 吨 / 天;
亚洲有 16 座液氢工厂,总产能 38.3 吨 / 天,其中日本占了亚洲三分之二的产能。
全球近 500 座加氢站中液氢储氢型加氢站占比三分之一,主要分布在美国、欧洲和日本,且其新建的加氢站以液氢储氢型为主。
美国空气产品公司和普莱克斯(已与林德合并)两大集团垄断了美国90%的液氢市场。美国的民用液氢占据主流,且主要用于工业领域。其中 33.5% 用于石油化工行业,37.8% 用于电子、冶金等其他行业,10% 左右用于燃料电池汽车加氢站,仅有 18.6% 的液氢用于航空航天和科研试验。
为了满足高端制造、冶金、能源、电子和航空航天等领域不断增长的需求。近两年来。美国又加大液氢工厂建设力度。普莱克斯2018年11月在德克萨斯州 La Porre开工建设第五座液化氢工厂,计划2021年投产,产能超过30吨/天。美国空气产品公司2019 年初在美国西部建造一个日产百吨级的液氢工厂,致力于氢能源市场,向位于加利福尼亚州的加氢站提供液氢。
中国在用的液氢工厂仅有海南文昌、北京 101 所和西昌基地等寥寥数个,均服务航天火箭发射,我国民用液氢市场在鸿达兴业工厂投产后才不是一片空白。但中国液氢生产成本高昂,是美国的 20 倍以上(2.5 美元 /kg),产品质量和制造水平与美国存在较大差距。
液氢低价运输
氢的高密度储运被认为是制约氢能产业发展的重大瓶颈之一。
氢的输送四种方式:一是高压气态运输,这是目前氢能汽车发展的主流技术;二是管道输送;三是低温液氢输送;四是固体或液体储氢运输。
受限于安全管理标准等问题,我国陆上运输以高压气态为主,运输成本高昂。根据实践,在现行 20MPa 高压气态下,1KG 氢气运输成本将近 10 元 / 百公里。在目前副产氢成本在 10-15 元 /KG 的情况下,要达到站售氢气成本低于 30 元 /kg,高压气态仅适用于 200 公里以内的短途运输,长途运输将依靠管道及低温液氢的发展。
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