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氢气压缩机、高压储氢罐、氢气加注机有待突破

放大字体  缩小字体 时间:2018-02-06  
世纪储能网讯:加氢站三大核心设备未突破加氢站系统依据不同的功能,可分为制氢系统(自制氢)或输送系统(外供氢)、调压干燥系统、氢气压缩系...
加氢站三大核心设备未突破

加氢站系统依据不同的功能,可分为制氢系统(自制氢)或输送系统(外供氢)、调压干燥系统、氢气压缩系统、储气系统、售气加注系统和控制系统六个主要子系统。氢气压缩机、高压储氢罐、氢气加注机是加氢站系统的三大核心装备。加氢站通过外部供氢和站内制氢获得氢气后,经过调压干燥系统处理后转化为压力稳定的干燥气体,随后在氢气压缩机的输送下进入高压储氢罐储存,最后通过氢气加注机为燃料电池汽车进行加注。


1)氢气压缩机

将氢源加压注入储气系统的核心装置,输出压力和气体封闭性能是其最重要的性能指标。全球范围内来看,各种类型的压缩机都有使用。隔膜式压缩机输出压力极限可超过100MPa,密封性能非常好,因此是加氢站氢气压缩系统的最佳选择。但隔膜式氢气压缩机需采用极薄的金属液压驱动膜片将压缩气体与液油完全分离,液油压缩结构和冷却系统也较为复杂,技术难度远高于常规压缩机。

2)高压储氢罐

加氢站储气系统的储氢容器,储气压力是其主要技术指标。氢气与传统工业气瓶的钢质内胆易发生氢脆反应,诱发容器壁裂纹生长,所以目前加氢站高压储氢罐主要采用碳纤维复合材料或纤维全缠绕铝合金制成的新型轻质耐压内胆,外加可吸收冲击的坚固壳体,容器壁复合材料复杂的制备和成型工艺是储氢罐制造的主要技术壁垒。

3)氢气加注机

为燃料电池汽车加注氢燃料的核心设备,加注压力是其主要参数。氢气加注机的加注压力高于20MPa标准的天然气加注设备,但其主要结构和工作原理与天然气加注机并无较大区别,相较于氢气压缩机和高压储氢罐而言技术难度较小,未来的发展方向在于加注系统智能化和安全性的提高。


 
欧美日加氢站普遍采用与汽车配套的70MPa压力标准,并实现设备量产。日本从制度上鼓励车载氢瓶单次充气压力的安全上限值从70MPa提高到88MPa,进一步实现技术升级。从具体设备来看,氢气压缩机:美国PDC等公司已掌握具有三层金属隔膜结构的氢气压缩机制造技术,输出压力上限超过85MPa;高压储氢罐:美国、加拿大、日本等国均可自主生产耐压超过70MPa的碳纤维复合材料和铝合金内胆等材料制成的高压储氢容器;氢气加注机:德国林德、美国空气化工等企业生产70MPa氢气加注机安全性与智能化较高,并实现量产。
 

我国示范性加氢站和燃料电池客车车载供氢系统尚处于35MPa压力的技术水平,核心设备主要依赖进口。为与客车配套,现有加氢站采用了45MPa隔膜式压缩机、45MPa储氢罐和35MPa氢气加注机等设备,压力标准提升还有待未来70MPa燃料电池汽车的普及。加氢站核心设备研制处于起步阶段。氢气压缩机方面,我国现有压缩机制造商仅能生产用于石油、化工领域的工业氢气压缩机,输出压力均在30MPa以下,无法满足加氢站技术要求,中船重工718所通过与美国PDC公司技术合作可组装配套加氢站的高压氢气压缩机,但核心部件均需美方提供,距离国产化还有较远距离;高压储氢罐方面,我国浙江大学攻克了轻质铝内胆纤维全缠绕高压储氢气容器制造技术,解决了超薄铝内胆成型、高抗疲劳性能的缠绕线形匹配等技术难题,但尚未实现成品量产;氢气加注机方面,天然气设备制造商厚普股份已成功研发氢气加注装置,并已进入产品测试阶段,氢气加注设备是目前最有可能实现国产化的核心设备。
 
关键词: 氢气压缩机

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