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    “氢油”今年将实现量产!新型储氢材料让氢气存在油里不再易燃易爆
    发布时间:2022.01.18    新闻来源:长江日报   浏览次数:

    1 月 16 日,在有机液体氢储能技术湖北省中试基地的展示厅内,工作人员向记者介绍了为大厅供电和供暖的设备:一端油箱内装着被称作 " 氢油 " 的液体,它流入下一个容器后通过催化剂发生了氢气与油分离的化学反应,氢气由管道进入氢燃料电池,油被回收流入另一端的油箱,燃料电池所产生的电能供应给了厅内电视,同时,氢气与油分离所产生的热能则用于室内供暖。据介绍,被回收的油叫 " 储油 ",它存入氢气后叫 " 氢油 ",它们是基地的有机液体氢储能技术产品。

    从甲 A 类到丙 B 类,氢危险等级和运输成本降低

    氢能具备高效、清洁两大特点,是未来新能源产业发展的重要方向之一。由于氢气具有能量密度低和易燃易爆等特性,其高密度的安全存储是氢能应用发展最主要的问题。目前,常见的氢储存方式主要分为三类:低温液化储氢、高压气态储氢和储氢材料储氢。其中,前两者无论是极低的温度和极高的气压,都对储存条件有着极高的要求。因此,对高密度储氢材料的研发,是氢能领域的重点。

    在基地的厂房内,记者可以看到刚刚生产好的 " 氢油 " 被装进普通的油箱内,整齐地摆放在墙边。有机液体氢储能技术湖北省中试基地的负责人程寒松介绍道:" 这一桶‘氢油’等于十二个氢气瓶中的氢含量。"

    氢气属于甲 A 类危险品,传统氢气瓶的存放危险等级很高,并有严格的数目限制。而氢存入 " 储油 " 后," 氢油 " 的危险性等级则为丙 B 类,与常见的食用油一个等级。这种储存方式,不仅缩小了氢储存所需面积,也降低了存放条件。同时,氢的运输也更方便和安全。

    " 现在的加氢站每公斤氢售价大约 50 元,是因为传统高压运输方式会增加成本。用‘氢油’运输,氢的价格可以控制在每公斤 30 元。" 程寒松说。

    从气体到固体再到液体,用量子力学计算出储氢材料

    " 储氢一直都是一个值得探索和广受关注的研究领域,‘氢油’的诞生用了 11 年。" 程寒松向记者展示了他的论文资料,厚厚的一本书中布满各种数学公式和演算记录。

    与大部分人印象中的化学工作者不同,程寒松是一名理论化学工作者," 氢油 " 并不是通过实操实验发现的,而是在计算机上用量子力学进行演算得出的。他解释道,在计算机上,可以通过自己写的程序模拟化学反应过程,推断出理想储氢材料的构成。他早期所研发的第一类液体有机储氢材料在脱氢后成了为一摊粉末。考虑到能量效率、安全性、成本等一系列要求,这种材料并未得到预期效果。终于,在 2014 年,程寒松在中国地质大学(武汉)的实验室中,研发出了能反复利用的储氢材料,也就是现在的 " 储油 "。

    " ‘储油’与氢的关系就像客车与乘客,它能多次运输氢。" 程寒松表示," 氢油 " 脱氢变回 " 储油 " 后可以被运回加氢工厂再次加氢," 每吨‘储油’每年可以完成 50 次这样的循环,每生产 1 吨‘储油’,可以支持 50 吨‘氢油’的生产。"

    目前," 氢油 " 已经申请了 42 项专利,其中也有来自美国、韩国和日本等国的专利许可。

    " 从科研到投入市场,产品需要不断地完善。" 程寒松表示,从 2014 年以来,他与团队始终在进行优化和测试实验," 氢油 " 今年将实现量产。

    从产品到产业,武汉全力打造氢能全产业链

    氢能是未来新能源产业发展的重要方向,发展氢能已提升到国家战略层面。依托雄厚的石化工业和汽车产业基础,目前武汉已具有一定的氢能和氢燃料电池汽车产业发展基础。

    程寒松带领团队和东风扬子江(武汉)汽车有限公司、湖北三环汽车有限公司、蜀都客车等车企联合研制了新能源客车与轻型货车,并设计出了占地仅 20 多平方米的氢油加注站,远小于传统加氢站所需的近 4000 平方米。" 我们还计划生产小型移动加氢站,可实现一次为 25 辆使用氢燃料电池系统的汽车充氢。" 他说。

    据介绍,今年年内,程寒松所创办的武汉氢阳能源有限公司将全面建成万吨级 " 储油 " 生产工厂,预期可支持每日生产 1500 吨 " 氢油 ",这相当于 75000 多公斤氢气。与电力换算,这些氢每天可在应用端产生约 130 万 kwh 的电力。

    除了电力,氢能还可以替代汽油、天然气、甲醇等多种碳基能源,满足家庭和厂矿企业的日常用电、用热需求。在解决安全储运这一关键问题后,氢的零碳属性将得到充分发挥,这使得氢能产业的发展前景极为广阔。

    《武汉市产业地图》显示,未来 3 年,武汉市将要培育 5 — 10 家制氢、氢储运重点企业,建成 15 座以上加氢站,培育和引进 50 家以上整车生产、船舶制造、膜电极、电堆、关键材料和动力系统集成等氢能行业领军企业,打造国内氢能产业创新研发、生产制造、示范应用引领区,实现氢能全产业链年产值规模位居国内城市前列。

    图 1 氢阳能源展示厅内,六个罐子正在模拟氢油供能过程 图片来源:长江日报
    图 2 氢阳能源厂房内的小型制氢设备正在运作 图片来源:长江日报



     
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