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《“氢”装上阵！时代新材首套车载高压供氢系统通过整车调试》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2024-12-09

  • 近日，时代新材首套

    车载高压供氢系统项目

    传来佳讯！

    为中车戚墅堰机车有限公司提供的

    中车标准新能源机车(1500kW)用

    车载高压供氢系统

    顺利通过整车调试考核

    即将进入运行阶段

    标志着时代新材在氢能领域

    迈出重要一步

    随着全球对气候变化和可持续发展目标的共识日益加深，可再生能源的快速发展已成为不可逆转的趋势。作为一种清洁、高效的能源形式，氢能正逐渐成为未来交通领域的重要选择，有望替代传统的化石能源，为全球非电气化铁路的绿色升级提供全新解决方案。

    2024年9月26日，国家铁路局发布了《老旧型铁路内燃机车淘汰更新监督管理办法》，要求至2035年底，老旧型铁路内燃机车基本退出铁路运输市场。车载高压供氢系统是氢能“制”“储”“运”“加”“用”产业链中的重要一环，老旧内燃机车的淘汰更新为氢能源机车和车载高压供氢系统带来了广阔的市场需求。

    为践行国家“双碳”战略、加快培育发展新质生产力，围绕中国中车“双赛道 双集群”产业发展格局，时代新材将车载高压供氢系统列为公司氢能战新产业的重点发展方向之一，并成立项目组推进项目研发。

    硬核减碳，“氢”装上阵

    氢能源机车主要通过氢气与氧气在燃料电池堆中进行电化学反应发电，以此驱动机车运行。车载高压供氢系统则承担着存储氢气，并为燃料电池供应氢气的功能。

    该系统采用高压气态存储的方式将氢气存储在储氢气瓶中，通过将高压氢气输送至减压阀，经减压阀减压至低压状态后，供应氢气给燃料电池发电，由此驱动电机，为机车提供动能。

    争分夺秒，按时交付

    在项目设计阶段，为满足终端意向客户的个性化需求，时代新材氢能战新项目组配合中车戚墅堰公司开展技术攻关，先后研发了3版供氢系统设计方案，并组织攻坚团队集中办公，进行头脑风暴，修改、打磨设计方案。

    在产品加工阶段，箱体加工一般需要30天左右，但根据客户的交付节点，留给箱体加工的时间仅剩12天。为保证交付，项目团队全力以赴，通过采购提前备料、技术辅助出图、工艺质量现场指导确认等多种措施，最终11天完成下料加工，按时完成产品交付。

    向“领跑者”迈进

    中车戚墅堰机车有限公司作为我国氢能源机车行业的先行者，是中车标准新能源机车项目的主承担单位之一。该公司已成功研发4列氢能源动力机车，研发实力及数量位居主机厂前列。

    此次时代新材提供的首套高压供氢系统成功在戚机标准新能源机车上装车，并通过整车调试考核，标志着时代新材的车载高压供氢系统研发能力获市场专业认可，在车载高压供氢系统领域已由“追赶者”逐渐变为“并跑者”，并向“领跑者”迈进。

  • 原文来源：https://h2.in-en.com/html/h2-2439889.shtml
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    • 发布时间：2024-07-12
    • 海南在沿海富风带建设了多个大型风电场，促进风力发电。海南日报记者 张茂 摄 海南日报全媒体记者 吴心怡 邵长春 刘梦晓 2024年，在氢能领域，海南是一个逐渐显眼的名字—— 1月，海南出台氢能源产业中长期发展规划，宣布一份详尽的蓝图计划； 5月，海马汽车向海口网约车市场投放25辆新研发的氢燃料电池汽车，陆续有市民体验到氢能汽车的环保与便利； 7月初，海南省在德国开展海南自由贸易港推介交流活动期间，省政府和西门子能源签署战略合作谅解备忘录，计划在氢能领域开展研发、制造和应用等方面的合作…… 从国内到国际，从政府到企业，从氢气制取、储存、运输到应用，海南布局氢能产业落子不断。大众好奇、业内关注的目光纷纷聚焦海南——发展氢能，海南有什么底气？又有哪些可感可知的新变化？ A 动力如何？遇强则强 能驱动汽车，也能推动火箭，轻飘飘的氢气藏着大能量 7月3日6时许，司机朱文迎着朝阳出门接单了。1个多月前，朱文开上了一辆与众不同的网约车，车身醒目的大字“氢燃料电池汽车”，昭示着它的特别之处。 有乘客注意到这一点，询问他：“师傅，这氢燃料电池汽车和普通汽车有什么区别？”朱文笑着说：“这车不加油不充电，加了氢气就能跑！” 话匣子打开，疑惑接踵而来：氢气怎么驱动汽车？加一次氢气要多久？加满氢气车辆续航里程有多长…… “氢燃料电池汽车的工作原理其实不复杂，就是氢气与氧气在燃料电池堆中发生电化学反应，从而产生电，电力驱动电机来给汽车提供动力。”海马氢燃料电池汽车示范运营小组组长李进富说，相比汽油、煤油等化石燃料，氢气有较高的能量转换效率，简单说就是更耐用，而且燃烧产物是水，可实现零碳排放。 上午11时，陆续送完12单客人后，朱文注意到仪表盘上氢气余量不足的提示，方向盘一打，把车开回了位于海马汽车厂的电解水制氢及高压加氢一体化站（以下简称制氢加氢站）。专职工作人员上前，打开车身左后侧的加气盖，提枪加注，很快，车载高压储氢罐就“吃饱喝足”了。 “加注氢气很方便，三五分钟就能加满5.7公斤的氢气，续航里程有800公里，可以跑两三天的单。”朱文说。 氢气，这种自然界最轻的气体，因其清洁、耐用的特性，在碳达峰、碳中和的大背景下，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。以氢能作为动力的汽车，吸引不少科研团队和企业开展研究应用。 在海南陵水黎安国际教育创新试验区，一辆白色观光车穿梭于各高校校园，载着师生和来访者游览校园风光。 这辆观光车以氢能为动力，是海南大学海洋清洁能源创新团队联合企业共同研发的成果之一。研发项目还包括打造“光伏制氢—氢燃料电池发电—输氢和输电”一体化能源供应站等。 团队负责人田新龙说，团队正在开展电解海水制氢和海水电池两个领域的研究工作，“电解海水制氢会是规模化绿氢制取、助推氢能发展的一个重要途径，目前团队已初步实现小规模直接电解海水制氢和海水电池技术应用”。 不只在地面驱动汽车，轻飘飘的氢气甚至可以将火箭送上太空。 “将液氢和液氧按比例打入火箭发动机燃烧室，在几个大气压的压力下燃烧，产生的高温气体以超音速的速度通过喷管产生巨大推力。”海南国际商业航天发射有限公司液氢加注组组长熊安华说，通过这种方式，氢气就能“托举”巨大的火箭冲向太空。 5月14日，海南商业航天发射场迎来首批液氢运输设备——一辆120立方米液氢运输加注公路车及两台电力牵引车头。车上的两个储氢罐能装载约8吨液氢，可以支持一次火箭发射任务。 除清洁环保外，液氢作为火箭推进剂还有很多独特优势。首先，与液氧煤油、四氧化二氮、偏二甲肼等传统火箭推进剂相比，消耗同样的质量，液氢液氧能产生更大的冲量，给火箭提供更多推力。 此外，氢气密度小、质量轻，且液体状态时温度低至-252.87摄氏度，无论是从减轻火箭自重来看，还是能兼职冷却剂这一点，液氢都是一款表现优异的火箭推进剂。 这样看来，氢气有如此多的优点，但为何氢能还未被广泛应用于大众日常呢？ 这就要说到氢气的制备，便宜的方式污染大，环保的方式成本高。要想推广氢能，无论是学界还是业界，都绕不开一个命题：便宜的氢气从哪来？ B 省钱才是硬道理 充分利用海南风能、光能资源，制造更便宜的绿氢 加完氢气，朱文再次启动车辆出发接单。他的身后，制氢加氢站则继续等待下一辆氢燃料电池汽车“回家吃饭”。 这个占地面积2500平方米的制氢加氢站，由水电解制氢装置、增压装置、储氢罐、加氢机等设施组成。李进富介绍，其中水电解制氢装置用到的电力，产自厂房配备的光伏板。依靠光伏电力，加氢站每天可电解水生产约107千克绿氢。 什么是绿氢？业内将利用风能、太阳能等可再生能源发电，再用这绿色电力电解水得到的氢气称为绿氢。其生产过程几乎没有碳排放，被认为是应对全球变暖的关键能源之一。 与绿氢相对应的是灰氢，指由煤炭、天然气等化石能源燃烧制成的氢气。因过程产生大量二氧化碳，所以这种方法制备的氢气不够环保。但灰氢仍是目前全球产量最大的氢气种类，因其制备成本相对低廉，每千克成本低至绿氢的三分之一。 绿氢的“贵”，一是其背后的绿电发电成本，另一个则是电解水制氢过程中需要用到昂贵的催化剂。据了解，制备绿氢的商业催化剂以铱、铂等金属为主。目前铱的价格约为每克1295元，铂的价格约每克236元。 制备价格高昂、加氢不便等原因，导致目前氢燃料电池汽车仍然难以大面积推广。 要如何突破氢燃料电池汽车发展的瓶颈？ 今年6月4日，在上海举行的2024国际氢能与燃料电池汽车大会暨展览会也在热议这个话题。多位专家表示，进一步推进关键零部件技术突破、降低成本、加速大规模应用，是当前我国氢能及燃料电池发展的重点工作。 近些年，许多研究者围绕上述方向展开技术攻关。中国科学院深海科学与工程研究所副研究员刘月高正是其中之一。 最近两年多，他和团队集中精力研发深海钴锰勘探装置，意外发现了一种矿物新材料——多硫空位六方镍黄铁矿，有可能成为铱、铂等催化剂的“平替”。 “我们用紫外光照射浸在水中的含钴的镍黄铁矿，意外发现镍黄铁矿周围出现微弱气泡，经研究发现，这些气泡正是氢气。”刘月高说。 随后，研究团队尝试将立方镍黄铁矿改造成更高导电率的多硫空位六方镍黄铁矿，再将其粉末涂抹在电解槽的电极上。多次实验发现，此举可以提升电解水制氢的效率。 “这说明，多硫空位六方镍黄铁矿可以成为电解水制氢的催化剂。立方镍黄铁矿的价格每克不到0.2元，哪怕是多硫空位六方镍黄铁矿，价格也远低于铱和铂。”刘月高说，研究成果不仅有助于获取绿氢，还能对金氢的产生机理提供启示。 金氢又是什么？ 金氢是天然氢或地质氢，存在于地下的某些区域中，但因过于分散，只有极少部分地区具有规模化开采的条件。然而，一旦成功开采，金氢又极具优势，每千克成本约为灰氢的二分之一、绿氢的六分之一，引发了美国、法国等多个国家的“淘金热”。 那么，金氢和镍黄铁矿有什么关系？ 国际上有种猜想，金氢的主要生成方式之一，是水与富含铁的橄榄岩发生反应，进而产生氢气。而镍黄铁矿恰好是橄榄岩中一种重要的副矿物。简单来说，刘月高团队对镍黄铁矿的研究，进一步确认了可以通过寻找橄榄岩所在地，来勘查金氢矿藏之地。 C 推动更多应用场景落地 围绕氢气制、储、运、用，海南全产业链布局 每隔几天，朱文就驾车回加氢站补充氢气，接单期间，不时满足乘客对氢燃料电池汽车的种种好奇。 驾驶氢能汽车，这种小众体验，会有一天成为大众日常吗？海南正一笔一划描实这样的蓝图。 1月8日，省发改委等8部门联合发布《海南省氢能产业发展中长期规划（2023—2035年）》（以下简称《规划》），提出统筹氢能生产、储运、加注设施建设，打造“一区（绿氢产业示范园区）、两平台（氢能产业创新支撑平台）、多基地（场景应用示范基地）”的氢能产业发展空间格局。 为了丰富氢能汽车应用场景，海南车企正在持续发力。“未来，海马氢燃料电池汽车将会量产投入市场，供消费者选择购买。”李进富说，公司力争在“十四五”末期累计投入200台氢燃料电池汽车，并将在全岛布局5座以光伏制氢加氢为主的零碳排放新能源汽车综合服务体。 此外，文昌市也在积极开拓液氢商业化应用场景。今年4月，海南首个商业航天发射场特燃特气配套项目在文昌开工，建设项目包括1套333吨/年制氢及氢气液化装置，建成后将为商业火箭发射提供更多清洁燃料。 打开市场，供应链得跟上。要开拓更多氢能应用场景，还须提高氢气制备能力。 《规划》中提到，将在儋州市打造绿氢产业示范园区，利用风电进行电解水制氢并存储，进而与数据中心、海洋牧场等项目开发、场景应用相结合，推进一批“绿电+绿氢”的融合示范工程，建成绿氢生产、存储、输送和利用的产业集群。 这样一条绿氢产业链，从开发海上风电等绿电资源开始。 近日，洋浦海上风电产业园里，一台台风电主机接连下线发运。“我们生产的风机将提供给建设中的大唐CZ3海上风电项目。”海南洋浦海上风电产业发展有限公司总经理林青松说。 大唐CZ3海上风电项目于今年1月28日与申能CZ2海上风电项目同时开工建设。两个项目投产后，儋州北部海域将出现巨型白色“风车”群，预计每年可提供风电近75亿千瓦时，相当于2023年海南全社会用电量的15%。“未来，这些绿电还可用于制氢、储能等。”大唐海上风电副总工程师何智龙介绍。 “在推动海上风电开发和装备制造产业发展的同时，儋州也在布局抢占绿氢市场，构筑‘绿电—绿氢—绿氨’产业链。”洋浦国际投资咨询有限公司能源发展部高级经理李锐表示。 现在看，海南发展氢能产业，底气逐步积累。 据省工业和信息化厅相关负责人介绍，海南已具备10兆瓦级海上风电机组和超大型海上风电叶片制造能力，未来将结合深远海风场规划布局，支持开展海上风电制氢工程示范，探索海上风电技术与海水制氢、新型储能等产业融合发展。 经初步测算，到2025年，海南氢能年产量将超过20万吨，其中，绿氢年产量约为10万吨。到2030年，海南氢能年产量约为50万吨，其中，绿氢年产量接近40万吨。 有优势、有潜力、有能力、有行动，随着海南加快培育新质生产力、实现“向海图强”“向绿图强”的步伐，轻飘飘的氢气，还将带来更多惊喜。 （本报那大7月11日电）
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  • 《热点聚焦｜绿色转型如何更好“氢”装上阵？》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2025-03-12
    • 2025年政府工作报告指出，要协同推进降碳减污扩绿增长，加快经济社会发展全面绿色转型。氢能作为一种清洁零碳能源，是未来国家能源体系的重要组成部分，也是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。 中国是世界上最大的制氢国。近年来，中国可再生能源制氢产业蓬勃发展，截至2024年年中，中国已规划可再生能源制氢项目超过350个，规划产能近700万吨，其中已建成运营近80个，建成运营产能超10万吨/年。 江苏较早布局和推动氢能装备产业化，已初步形成涵盖氢气制备和储运、电堆及核心零部件、电池系统、整车制造和加氢站建设运营等较为完整的产业链条。数据显示，江苏氢能产业链相关企业和机构超过300家，企业数量占全国总数量的8.5%，位居全国第二。 尽管前景广阔，但氢能产业仍面临多重挑战。 全国人大代表、中天科技集团董事长薛济萍连续多年带来氢能相关建议，他认为，一方面，氢能相关政策的连续性和稳定性不足，氢能的标准体系建设尚不健全，从而引发市场信心不足;另一方面，绿氢制造成本仍居高不下，市场需求不足，接受度低。 “氢能领域涉及氢气的制备、运输、存储、使用等多个环节，某一个环节的缺失，或无法高效发展和运行，都会限制氢能领域的整体发展和商业应用。”苏州大学能源学院特聘教授韩东麟举例说，从固体氧化物燃料电池领域来看，技术成本包括电池片的制备、电堆组装、系统集成在内的技术成本依然较高，和其他相对成熟的技术比如锂电等相比，暂时没有形成压倒性的技术优势，虽然有分布式发电这样独特的应用场景，也没有形成非它不可的局面。 而在产业化方面，韩东麟关注到，相关技术从基础研究走向应用研究过程当中存在“断档”。“高校和企业之间缺乏有效、精准的信息对接和沟通。高校不知道企业的实际问题和产业关注点;企业不知道高校某些课题组的技术长处，所以很多时候因为有效沟通环节缺失，会导致信息错位。” “目前，全国范围内具备对氢能装备、部件及相关材料进行检测的机构非常少，且检测标准缺乏。”江苏省氢能装备产品质量检验检测中心主任邵东亮表示，亟须建设一个可以促进企业、科研院所和检验检测机构三方合作的平台，来填补氢能产品试验检测能力空白，而放眼全国，技术支撑有力、产业优势突出的江苏有能力填补这一空白。 就在不久前，国家市场监督管理总局正式批复同意，由省特检院筹建国家氢能装备产品质量检验检测中心。该中心也是江苏省首个“国字号”氢能科创平台，其建设将填补我国氢能装备产品试验检测能力的空白。 “随着行业竞争和技术进步，电解槽、储运等关键设备成本逐年降低，为未来绿氢替代传统能源提供了可能性。”放眼未来，薛济萍建议，现阶段可出台相关政策，对绿氢生产企业进行成本补贴，并为绿氢在交通、电力、工业等领域的市场推广提供保障。 而在技术研发方面，国内氢能技术进步迅速，但液氢装备技术等与国外先进技术存在一定差距。业界期待，政府加大对氢能领域的科技投入，通过政策支持，搭建产学研合作平台，鼓励企业和科研机构开展联合攻关，创新组织模式，促进高校、科研机构与企业之间的技术交流与合作，加快氢能领域“卡脖子”技术及装备的突破与应用。 “氢能技术在我国还是一个相对前沿的技术，但是氢能技术的优势非常明显，如果现在只是依靠市场来进行选择和甄别的话，现阶段的氢能技术显然没有办法和锂电等其他技术抗衡。”韩东麟建议，在政策上要做好长远规划从政策角度给予氢能技术发展一定的保护，和试错的宽容度;同时，政府需要匹配基建，引导和保障技术的民用化，来保障氢气的使用。 就在今年2月，省发展改革委、省工信厅出台《江苏省推动氢能产业高质量发展行动方案》，提出到2030年，江苏省将初步形成清洁低碳、安全高效的氢能供给及应用体系，建设加氢站100座以上，推广燃料电池汽车超过1万辆，并成为科技创新前沿化、装备制造高端化、场景应用多元化的氢能产业高地。一个更加“清洁”的未来或许并不遥远。
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