中国工程院院士陈学东！中国氢能储运装备技术进步

由中国科协、北京市人民政府、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部主办国家市场监管总局、国家能源局共同主办的第四届世界新能源汽车大会（WNEVC）于8月26日在北京、海南举行线上线下结合，增至28家。

其中，北京场馆位于北京经济技术开发区亦创国际会展中心。

　　会议由中国汽车工程学会等单位主办。

大会以“碳中和愿景下的全面电动化与全球合作”为主题，邀请全球政产学研界代表进行研讨。

本次大会将包括20余场会议、13000平方米的技术展览以及多项同期活动。

众多政府高层领导、海外机构官员、全球企业领袖、院士和行业专家将出席会议发表演讲。

　　其中，在8月26日举行的“氢能与燃料电池汽车商业化”主论坛上，中国机械工业集团公司副总经理、总工程师、中国工程院院士陈学东发表精彩演讲。

　　陈学东院士的主要观点如下： 　　（1）氢能是能源转型的重要载体，是实现碳中和、碳排放达峰的重要解决方案之一。

欧洲、美国等国家的氢能燃料电池产业链正在逐步完善，我国已在京津冀、长三角、粤港澳地区逐步形成规模化产业集群。

　　(2)氢能储运装备的可靠制造技术是产业发展急需解决的瓶颈问题。

我国在低温液氢能源储运装备、加压固态储氢装备的设计与制造方面取得了较大进展。

但氢能储运设备的可靠性和制造方面仍存在诸多不足。

　　(3)在氢能储运装备方面，我国将重点突破70MPa高压加氢站、大型氢气液化工艺及关键设备开发、液体氢潜油泵/往复泵/阀门等装备研制、车载供氢设备设计、制造与维护、52MPa高压大容量储氢管束容器开发、纯氢领域关键技术与装备开发氢气及掺氢天然气管道运输技术等。

　　（4）供行业参考的几个问题：常温高压下氢脆问题可能被高估；目前地方政府对氢能利用的局限性认识不足；氨氢聚变路线还需要进一步探索，纯氢路线可能更安全。

　　以下内容为现场演讲实录： 　　尊敬的专家同事大家下午好，我向大家汇报一下我国氢能储运进展情况。

我的报告分为三个部分。

第一部分介绍我国氢能利用的背景问题。

氢能是能源转型的重要载体，也是实现碳中和和碳排放达峰的解决方案。

日本、美国、欧盟等国家的氢能燃料电池技术产业链已逐步形成，我国相关产业链也在快速发展。

京津冀、长三角、粤港澳等地区已形成一定的产业集群。

　　今年以来，国务院办公厅以及国家发改委、科技部等多个部门制定了多项政策支持构建多元化氢能应用生态系统，推动全产业链技术创新，推进核心技术攻关。

近年来，清华大学李军院士、北京航空航天大学王云鹏院士一直在工程院开展氢电装备战略研究。

我负责氢能储存与运输方面的研究。

　　第二部分介绍氢能储运装备的主要技术进展。

氢能产业链与机械密切相关。

这里所说的I型气瓶是金属容器，用于加氢站，不能用于汽车。

II型、III型全包围，IV型全塑料包围，还有压缩机充装、阀门、密封件等。

如何突破这些氢能技术，也是氢能产业继续发展的瓶颈。

突破。

。

　　常温高压气态氢、低温常压液态氢、低温高压超临界氢、加压固体储氢。

美国、挪威、韩国均已发现火灾事故，并出现人员伤亡。

因此，首先要了解材料的损坏机理和设备的损坏情况。

　　材料和设备在高温高压环境下会发生氢腐蚀和氢损伤。

当然，在常温、中低压环境下这种情况发生的可能性较小。

主要问题是储存瓶子的容器。

一是集装箱仓储分为多层集装箱和单层集装箱。

美国已相继研制出高达兆帕的容器，浙江大学也在研究。

　　第二台设备也存在高压气态加氢的问题。

美国、德国有隔膜式、压力泵式、离子液体压力机。

国产的压膜机，我们做的45兆帕，可以用在35兆帕的瓶子上。

海德利现已开发出 MPa 版本，现已运行三年。

我们正在与同济大学金属研究所合作开发90MPa压缩机。

因此，我认为压缩机的压力不是主要问题。

主要问题是可靠性。

　　还有氢气供应管道。

过去，美国和韩国做得更好。

它们可以达到70 MPa，具有较高的寿命可靠性。

合肥研究所正在生产高压阀门。

35MPa没问题，更高压力正在开发中。

美国已经生产了IV型管式容器，成本相对较高，效率较低。

合肥研究院正在研发52兆帕管容器，未来应该可以与国际标准相媲美。

　　还有管道输氢，分为纯氢和天然气与氢混合。

长输管道输氢压力不超过20MPa。

长输管道的压力较高。

美国应该建议在其中添加过量的工业副产品氢气。

他们认为5%到15%是没有问题的。

间接起到减少碳排放的作用。

　　另一种车载高压设备是储氢瓶瓶口组合阀。

加拿大和德国开发了70MPa IV型瓶口阀。

这是非常困难的。

电池可以调节流量并结合多种功能。

一起。

目前我国仅生产35MPa以下的瓶子。

现在沉阳已开发出Ⅲ型瓶。

合肥研究院、山东奥阳和国富氢能正在开发70兆帕瓶。

目前正在进行各种绩效评估。

相信很快就会上市。

未来一定会有突破。

此外，高压储氢瓶和阀门测试评估装置，根据欧盟规定，只要上路就必须通过氢能及燃料电池汽车安全技术法规和GTR13评估。

以氢气为介质进行压力循环测试、温度循环和过热效应测试。

安全。

现压力参数指标为国内最高，可进行70MPa、90MPa系统的循环实验。

该实验设备已获得丰田公司的认可。

　　第二个车载高压氢气是燃料电池空气压缩机和氢气再循环泵。

这并不是很难，关键是要安装在噪音低的车上。

为了抽回多余的氢气，我们无法在国内建造这个泵。

日本、德国和美国主要在做，国内研究还在进行中。

　　下面介绍低温液氢的储存和运输设备。

目前大部分液氢储罐正在制作中。

我们做了文昌用的立方，也有固定式和移动式的。

该设备具有两层结构。

内层充满氢气，中层被抽出。

它还需要隔热并保持低温。

还有液氢大规模铁路和公路运输的问题，主要涉及液氢罐。

液氢站的另一件重要设备是液氢检查泵和往复泵。

过去，只有法国、德国和英国在这样做。

这两种泵都必须浸入液氢中，电极设计非常重要。

我们正在研发低温、高压超临界复合储氢瓶、低温、抵押液氢瓶，难度不是很大。

主要问题是绝热控制和保冷。

固态储氢主要利用金属化合物来储存氢气。

南非和英国已开发出此类设备，主要用于叉车和停车场。

它不适合乘用车。

德国的许多潜艇都采用了这项技术。

中国在广东有应用。

目前国内外都在进行高性能储氢材料的研究开发。

复旦大学等国内企业也在做这方面的工作。

储氢效率有高有低，但难度都不是很高。

　　虽然中国做了很多工作，但与发达国家相比还存在短板，例如液氢站的压缩机、阀门、70兆帕IV型瓶以及用于车辆和公路运营的50兆帕等。

容器的管理还存在很多问题需要解决。

我下面提到的国家计划已经制定和研究。

一是70兆帕高压加氢站的设计、建设和运行维护，由总研究院、浙江大学和同济大学共同完成。

未来，中石化正在筹建加氢站，预计2020年我国加氢站建成。

在氢气液化、大型氢气液化工艺、膨胀机、液氢领域储氢罐需要进一步解决。

还有一些类似液氢的往复泵正在研究中，部分车辆已经配置了70兆帕IV型瓶和70兆帕瓶口阀。

　　我们认为，开发52兆帕高压大容器储氢管束容器需要在公路运输过程中循环，密封结构，瓶口阀门需要连接。

其安全性和耐用性还需要进一步突破。

。

管道运输不存在重大安全技术问题。

加氢工艺和掺氢工艺的研究主要是经济比较的问题。

是否有必要修建管道是时间和地点的问题。

　　最后，我们讨论两个有争议的问题。

一是很多专家人在实施氢储运设备过程中都在谈论氢脆。

氢脆的实际问题是一个非常古老的问题。

美国、日本以及沉阳金属研究所、合肥院等长期以来对金属材料在氢环境下的损伤进行了深入的研究。

首先，氢分子必须进入原子，原子氢必须进入。

氢损伤稍后发生在内部。

一是高温、高温、高压环境。

另外，在化纤环境、电镀环境中也可能发生。

常温高压下是否存在氢脆问题？长期研究认为，氢脆问题发生在10℃以上，甚至在温度不断升高的环境中。

不存在的。

当然，国内外对于常温达到70MPa左右是否会出现这个问题已经有研究。

当我们在中低压环境下储存大量氢气时，不需要考虑常温高压下氢气设备的问题。

服役40年以上的都没有问题。

室温30MPa以上的氢气环境问题国内外也在研究。

我们认为它可能由氢原子形成并进入金属内部。

不过，关于扩张速度还没有明确的结论，但我们认为可能会很高。

估计。

高温充氢后，研究了材料性能退化规律，并在不高压的情况下进行了对比实验。

从目前的研究情况来看，氢气在常温高压下转化为氢原子是有可能的。

但综合研究院结合超高压储氢实验容器的使用和维护，开展了相关验证实验。

目前尚未发现明确的发现。

影响。

　　第二，关于氢能技术的经济性及其对碳减排的贡献，我们认为氢是二次能源，其经济性必须考虑一次能源的消耗。

我认为工业副产氢气不应该排放。

如果用于天然气系统中的掺杂固然很好，但产量有限。

第二个需要和CCUS技术结合，因为环保成本比较高。

电解水制氢主要是电力的来源。

如果煤电制氢不适合的话，自产制氢才是未来的发展方向。

如果能够在偏远的地方使用，如果可再生能源产生的电力能够并入电网或者储存起来，可能更有可能取得进一步的突破。

如果用可再生能源电解水，难度也比较高。

　　建设安全高效的基础设施也是一个重大问题。

中短距离的管道运输有一定意义，公里以内。

对于长途运输来说，源头没有大规模的氢气，电力输送比氢气输送更方便。

现在还有另一条路。

认为氢气运输不安全，提出氨氢聚变二氧化碳加氢生产汽油的技术路线。

如果氨分解氢气最后要消耗能量那就不合适了，而且氨本身的安全性不如氢气，而不是更安全，所以氨制氢路线也在讨论中。

　　第二是二氧化碳加氢过程会消耗能源，如果最后直接燃烧，对碳减排没有贡献。

二氧化碳只是作为载体被回收。

其实我可以告诉大家，氢气的运输过程只要控制得好，是非常安全的。

我认为未来大家使用纯氢会更安全、更可靠。

谢谢你们。