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固態(tài)儲(chǔ)氫是一種通過特殊的儲(chǔ)氫材料將氫氣轉(zhuǎn)化為固態(tài)氫化物的技術(shù)。固態(tài)儲(chǔ)氫裝置，既可在較低的氣壓、較小的空間存儲(chǔ)大量氫氣，又可在溫和的條件下，連續(xù)可控釋放氫氣。
近年來，中國有研所屬有研工研院與有研廣東院聯(lián)合開發(fā)出一系列固態(tài)儲(chǔ)氫產(chǎn)品，并在粵港澳大灣區(qū)實(shí)現(xiàn)了示范應(yīng)用。其中提供給南網(wǎng)云南綜合能源站、廣州南沙電氫智慧能源站和廣東佛山丹灶氫能小鎮(zhèn)的產(chǎn)品，獲得了央視等媒體的報(bào)道關(guān)注，助力我國首次實(shí)現(xiàn)了固態(tài)氫能發(fā)電并網(wǎng)，標(biāo)志著固態(tài)儲(chǔ)氫從技術(shù)創(chuàng)新走向了實(shí)踐應(yīng)用。
中國有研在固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域歷經(jīng)幾十年的技術(shù)積累，實(shí)現(xiàn)了從低壓到高壓、克級(jí)到百千克級(jí)的全覆蓋，在精密儀器、兩輪車、叉車、儲(chǔ)氫站、加氫站等用氫場(chǎng)景上實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)應(yīng)用。
“小而美”的固態(tài)儲(chǔ)氫罐
上世紀(jì)70年代以來，中國有研先后承擔(dān)了40余項(xiàng)國家863、973、重點(diǎn)專項(xiàng)和氫能相關(guān)的課題。2000年，固態(tài)儲(chǔ)氫罐首次應(yīng)用于精密計(jì)時(shí)設(shè)備，與傳統(tǒng)高壓罐相比，不僅減少了占用空間，還大幅降低了存儲(chǔ)壓力。此外，儲(chǔ)氫材料在充放氫過程中還可使氫氣“純化”，從而顯著降低輸出氫氣的雜質(zhì)含量，提升精密計(jì)時(shí)設(shè)備的性能與壽命。
在有研工研院新能源事業(yè)部里，上世紀(jì)90年代開發(fā)的固態(tài)儲(chǔ)氫裝置和檢測(cè)設(shè)備仍然在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。“他們都是‘老同志’了，甚至比很多新入職的員工年齡都大。在高使用頻次下，性能衰減的幅度仍然很小，我們這項(xiàng)技術(shù)是經(jīng)得住時(shí)間考驗(yàn)的。”中國有研首席專家蔣利軍每次向?qū)嶒?yàn)室參觀人員介紹時(shí)都會(huì)說道。
固態(tài)儲(chǔ)氫罐是固態(tài)儲(chǔ)氫裝置的最基本單元，它的性能和壽命是車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、大型儲(chǔ)能站和加氫站可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。
單個(gè)固態(tài)儲(chǔ)氫罐在兩輪車上的應(yīng)用
“安而遠(yuǎn)”的車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)
2015年，隨著國外氫燃料電池汽車的商業(yè)化，中國氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)也迅速發(fā)展。車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的特殊之處在于：不僅要具備良好的安全性，還要具備復(fù)雜環(huán)境下的持續(xù)穩(wěn)定供氫能力。
氫燃料電池汽車目前主要采用高壓儲(chǔ)氫罐，存在占用承載體積大，使用時(shí)產(chǎn)生廢熱多、破損時(shí)安全隱患大等不足。為了高效、清潔、安全地使用氫能，中國有研的技術(shù)人員優(yōu)化了換熱系統(tǒng)，將廢熱用于氫氣勻速釋放，提高了電能和熱能的綜合利用率，進(jìn)而有效提升了行駛里程。即使車輛行駛中發(fā)生意外，導(dǎo)致車載固態(tài)儲(chǔ)氫系統(tǒng)破損，其中的氫氣也不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大量釋放，具備良好的碰撞安全性，可極大延長(zhǎng)意外逃生時(shí)間。
中國有研的車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，通過對(duì)燃料電池廢熱的綜合利用，氫氣的實(shí)際發(fā)電效率也進(jìn)一步得到提升，實(shí)現(xiàn)了氫燃料電池車的“安而遠(yuǎn)”。
車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)在叉車上的應(yīng)用
“大而精”的固態(tài)儲(chǔ)能及加氫站裝置
2020年9月，國家明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)。我國的儲(chǔ)能站及加氫站的建設(shè)速度大幅度加快。產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)固態(tài)儲(chǔ)氫裝置也提出了更高的要求，固態(tài)儲(chǔ)能站的儲(chǔ)氫量要超過一百千克，壽命要達(dá)數(shù)十年；固態(tài)加氫站的供氫壓力要求近百兆帕，加注速度要求每分鐘超過一千克氫氣。
中國有研的技術(shù)人員面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)和國家重大需求，采用模擬仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式，突破了高儲(chǔ)氫密度和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)等技術(shù)難題。在更小的占地面積、更低的氣壓下，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)超過一百千克氫氣；儲(chǔ)氫和供氫過程中，實(shí)現(xiàn)了壓力、流量的雙穩(wěn)定，具備更好的安全可靠性。截至2022年底，中國有研自主開發(fā)的固態(tài)儲(chǔ)氫裝置產(chǎn)品在河北張家口市、廣東省廣州市、四川省德陽市實(shí)現(xiàn)了固態(tài)儲(chǔ)能及加氫站示范應(yīng)用，用新興的氫能產(chǎn)業(yè)有效促進(jìn)了區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。
固態(tài)儲(chǔ)氫裝置在儲(chǔ)能及加氫站的應(yīng)用
中國有研的固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)信，實(shí)踐就是最好的老師。未來，中國有研將繼續(xù)強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研深度融合，提高科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化水平，持續(xù)發(fā)揮好科技型國家隊(duì)的引領(lǐng)支撐作用。
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