《江苏常熟高新区“氢”装上阵》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2022-07-27
  • 目前,常熟高新区集聚了40个氢燃料电池汽车产业链相关项目,总投资近40亿元,达产后可实现年产值超百亿元。常熟高新区初步构建了从研发创新、储运氢设备、加氢设施、燃料电池核心零部件及整车制造到检测评价、示范应用较为完整的产业生态。

    ◎本报记者 张 晔

      近日,位于江苏常熟高新区的诚志空气产品氢能源科技(常熟)有限公司(以下简称诚志空气)银河路加氢站完成主体建设,设施设备也已安装到位。加氢站负责人蒋鑫告诉科技日报记者,目前,所有设备正在进行联调联试,即将投入试运行。

      从上游制氢到下游加氢站建设,近年来,常熟高新区逐步完善氢能产业发展布局,通过探索氢能乘用车的产业化模式,完善氢能全产业链应用生态,打造氢能示范应用先导区。

      目前,常熟高新区集聚了40个氢燃料电池汽车产业链相关项目,总投资近40亿元,达产后可实现年产值超百亿元。常熟高新区初步构建了从研发创新、储运氢设备、加氢设施、燃料电池核心零部件及整车制造到检测评价、示范应用较为完整的产业生态。

      锁定氢经济 推进全产业链建设

      氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用前景广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型的重要载体之一。

      2019年,常熟市开始着手前瞻布局氢燃料电池汽车产业。作为全市氢能产业发展布局的核心区域,常熟高新区聚焦氢燃料电池汽车产业链短板弱项,超前部署了一批致力于关键技术研究的头部企业。在这些头部企业的带动下,氢燃料电池的八大核心零部件企业快速投产,电堆引射器等系统辅件企业加速集聚。

      在氢燃料电池产业链中,膜电极是燃料电池的动力核心和价值核心,约占燃料电池电堆成本的60%以上。因此,膜电极又被称为燃料电池的“芯片”。

      “目前我们已经投入生产7款商业催化剂,年产量500公斤。公司生产的几十万片膜电极全部使用我们自己的催化剂。”江苏擎动新能源科技有限公司执行董事朱威告诉记者,他们公司的单片膜电极封装仅需6秒钟,膜电极单班年产能可达100万片。

      近年来,凭借汽车产业基础优势,叠加丰富的工业副产氢资源,常熟高新区紧紧围绕碳中和、碳达峰战略目标,重点对创新研发、科技孵化、系统集成、关键部件、基础设施及示范应用等领域进行项目招引。

      其中,创新研发类包括丰田汽车研发中心(中国)有限公司氢能研发、中欧氢能创新中心、常熟康迪泰克贸易有限公司(以下简称康迪泰克)氢能流体管路等13个项目。科技孵化类包括苏州清德氢能源科技有限公司固体(态)储氢材料等4个项目。

      为了让氢能源企业“轻装上阵”,常熟市还先后出台《常熟市氢燃料电池产业发展规划(2021—2030年)》《常熟市制造业智能化改造和数字化转型2022年行动计划》等文件,设立新动能产业基金,以较为完整的产业配套政策推动氢能产业链快速发展。目前,常熟高新区已初步形成龙头带动、配套完善、集群发展的产业格局。

      产学研合作 筑牢协同创新平台

      近日,记者来到康迪泰克氢能与燃料电池技术中心,这里的技术开发人员正对电堆减震系统进行刚性和橡胶耐久性测试。

      研究人员告诉记者,这个减震系统开发周期为8—10个月。这一产品应用于电堆后,可减少路面震动对电堆的影响,提高并延长电堆的稳定性和寿命。

      设在常熟高新区的氢能与燃料电池技术中心是康迪泰克全球性技术中心。目前,该技术中心已与常熟高新区上海重塑能源科技有限公司等企业形成产业协作,共同致力于氢燃料电池汽车行业的前瞻性技术研究。

      今年5月30日,《常熟高新区推进汽车产业创新集群建设实施方案(2022—2025年)》(以下简称《方案》)正式出炉。《方案》旨在推动产业链和创新链“双向融合”,并联合大院大所,推动产业链相关企业、研发机构、服务平台分工合作、协同创新,以技术创新赋能汽车价值链,打造一批“链主企业”“隐形冠军”,提升产业链安全性、稳定性和竞争力。

      经过数年积累,一批产业协同创新平台已在常熟高新区落地布局,其中包括中欧氢能创新中心、氢能大数据平台、联合国开发计划署(UNDP)国际交流与培训中心等三大高水平平台。位于常熟高新区的常熟市氢燃料电池协同创新联盟也与中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟遥相呼应,有力促进了产学研全面合作。

      同时,中国汽车工程研究院股份有限公司华东区氢能研发测试基地也在常熟高新区紧锣密鼓地建设,建成后将具备氢能产业材料、零部件、系统等检测能力。

      为促进氢能产业可持续发展,常熟高新区还通过柔性引进、项目引进及专项资助引进等方式,多元化、高效率地引进氢能产业急需人才,并依托联合国开发计划署(UNDP)人才培养体系,深化常熟市氢燃料电池汽车产教研融合发展,促

      进产业、教育、人才的有效协同。

      目前,在氢燃料电池汽车产业领域,以企业为主体、市场为导向,区域联动的创新体系正在常熟高新区逐步形成。

      探索新模式 拓展市场应用空间

      氢能源汽车一头连着制造业,一头连着应用端。氢燃料电池的示范应用也是产业链上的重要环节。

      眼下,为加速推动氢能源汽车发展,常熟高新区瞄准终端应用,通过持续健全政策标准体系,完善新能源汽车基础设施建设,不断优化氢能源汽车使用环境,积极促进氢能源汽车的推广应用,不断消除发展“路障”。

      目前,在常熟高新区,氢能源应用场景“屡见不鲜”:苏州常嘉氢能源科技有限公司、诚志空气的两座商用加氢站已经建成,氢燃料电池客车、物流车、中巴车等160台车辆投入运营,两条氢能公交专线开展示范性运营……

      2021年11月14日,常熟高新区企业丰电金凯威(苏州)压缩机有限公司生产制造的6台套32兆帕氢气充装压缩机,顺利交付给张家口项目。据悉,张家口项目不仅是北京2022年冬奥会氢能重要保障项目,也是国内首套大规模30兆帕级氢气充装项目。该项目一期年产量近3000吨,可满足400多辆氢燃料电池公交车的需求。

      在刚刚建成的诚志空气银河路加氢站,蒋鑫告诉记者,该站具备每日1000千克的加氢能力。按每辆公交车每日20千克加氢量计算,该站可同时满足50辆公交车每日的加氢需求。

      除了加大公交车、物流车、重卡、环卫车、工程车、叉车等车型的示范推广力度,常熟高新区还不断拓展氢能在船舶、储能、备用电源、冶金节能等领域的应用,开展“风光发电+氢储能”示范项目,探索储能领域应用新模式。

  • 原文来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2022-07/26/content_539121.htm?div=-1
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    • 今年以来,全球氢能航空领域的探索活动愈加活跃。在英国,一架19座的氢电动力飞机实现试飞,时长约10分钟;美国一架40座的氢动力飞机完成试飞,时长约15分钟;前不久,中国首款四座氢燃料内燃机飞机验证机也成功首飞。法国《回声报》一篇题为《2023,氢动力飞机元年》的文章认为,全球低碳航空已处于起步阶段。 当前,全球航空业产生的二氧化碳排放量约占全球碳排放总量的2.5%。据相关预测,未来20年全球旅客年增长率约为3.7%,到本世纪中叶航空业体量将至少翻一番。为了实现2050年净零排放这一行业目标,航空业多条低碳技术路线正同时推进,氢动力飞机便是其中之一。 航空业碳排放主要来自化石能源燃烧,氢能被认为是化石能源的最佳替代。氢燃料不仅绿色低碳,还比现在最主要的航空燃料——航空煤油具有更高的单位重量能量密度。在提供相同能量的条件下,氢燃料重量仅相当于航空煤油的24%。对于“为减少每一克重量而奋斗”的飞机而言,这部分减重的重要性不言而喻。 不过,氢本身虽轻,但储存氢绝非易事。 首先是存储体积大。常温标准大气压下,氢分子以密度很小的气态形式存在,同等能量下体积约是航空煤油的2750倍。为节省空间,通常采用272倍大气压对氢气进行增压储存,还可以选择在大气压下降温至零下253.87摄氏度使氢分子转化为液态。从系统复杂度而言,压缩氢气方案实施起来相对简单,但需要付出更高的空间和重量代价。低温储存的液氢相对密度更大,对于未来的商用航班,液氢的方案更加现实可行。 其次是安全储存难。无论采取哪种储氢方式,对密封性的要求都比传统燃油系统更复杂。这是由于氢分子远小于航空煤油,更容易从管路缝隙中逃逸;对于液氢储存,还必须考虑恒温条件的实现问题,否则升温气化后体积膨胀的氢有可能导致燃料箱内压强骤增而直接爆炸。航天领域的液氢储存系统相对比较简单,氢氧发动机火箭都是在起飞前才加注低温液氢,且边加注边向大气中排放氢气,以避免液氢升温气化造成的燃料箱压力超过结构强度极限——火箭起飞前喷出的白雾便是由此产生。相对于数分钟的火箭发射而言,飞机飞行时间长达数小时,必须寻求更为可靠的储存方式。 现在,新型复合材料的发展为储氢环节提供了支持。相对于传统金属材料来说,相同强度的复合材料结构所需付出的重量代价更小。就液氢储存罐而言,新型复合材料可以极大地减少其重量并增加有效容积。例如,一些国家研制的碳纤维复合材料燃料罐,同等容积下比现有最先进的航天低温罐减少了75%的重量。 当前主流的动力技术路线通常有3种。其一是氢燃料电池,通过化学反应产生电能,驱动电动机产生推力。其二是氢燃料内燃机,类似于传统汽油内燃机,但燃料改为了液氢。由于相同工作容积下发生氧化还原反应的氢气流量较小,使得这两种方案功率密度较小而更适用于小型飞机。对于更大重量的民航客机,未来的选择应与现有涡扇发动机的推进方式相仿——通过点燃更大流量的氢气以驱动涡轮、产生动力,从而使发动机获得更大的功率密度。 随着制氢产业日趋成熟,氢能源飞机也有望实现快步发展。可以预见,类似乘用车从燃油向电动的技术更新,民用航空器的低碳转型也将推动行业升级换代,促进民航业基础设施改进创新,并对拉动上下游产业发展等产生重大影响。