海德利森韓武林：加氫站關(guān)鍵部件選型與思考
圖為北京海德利森科技有限公司副總經(jīng)理、產(chǎn)品總監韓武林作主題演講
11月16—17日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì )”在北京舉辦。本屆峰會(huì )由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )和電池中國網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )動(dòng)力電池應用分會(huì )承辦，無(wú)錫先導智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì )人數超600人。
燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)分論壇于17日上午舉辦，該論壇以“現狀與未來(lái)：縱論車(chē)用燃料電池”為主題，由同濟大學(xué)汽車(chē)學(xué)院副教授馬天才主持。北京海德利森科技有限公司副總經(jīng)理、產(chǎn)品總監韓武林介紹了海德利森加氫站關(guān)鍵部件的選型中遇到的問(wèn)題，并分享了海德利森的解決方案。以下為演講實(shí)錄：
韓武林：很高興給各位專(zhuān)家、各位同仁介紹一下加氫站關(guān)鍵部件的選型和思考。我作為全國氫能標委會(huì )和氣瓶標委會(huì )的委員，剛好借這個(gè)機會(huì )也給動(dòng)力電池的同行介紹一下燃料電車(chē)配套的氫能的事情。2017年中國的氫能行業(yè)很火，但真正加氫站存在有很多問(wèn)題，我這個(gè)人比較直白，直接就把一些干貨給大家說(shuō)出來(lái)，不說(shuō)虛的了。
加氫站的加氫能力問(wèn)題。特別是國家出臺了一個(gè)200公斤/天補貼，首先要理解加氫站的參數，就是說(shuō)加氫站每天工作多少小時(shí)。有的人說(shuō)24小時(shí)，有人說(shuō)12小時(shí)，有人說(shuō)工作8小時(shí)，目前主流的觀(guān)點(diǎn)是每天工作12小時(shí)，晚上利用波谷電做氫氣增壓儲存的工作、白天加注。
加氫站能力設計的問(wèn)題。為什么我要提這個(gè)？加氫站的能力設計問(wèn)題，不是說(shuō)張嘴閉口就說(shuō)能力有多少公斤的加氫站，實(shí)際加氫站要做一個(gè)選型。首先是車(chē)輛的加氫頻率、加氫總量、連續的加氫時(shí)段。目前隨著(zhù)中國燃料電池汽車(chē)開(kāi)始大規模示范應用，特別是物流車(chē)、大巴車(chē)，可能代表了目前中國的燃料電池汽車(chē)主流車(chē)型，在今年底、明年初會(huì )出現燃料電池大巴和物流車(chē)的大規模示范運營(yíng)，就是高密度加氫的需求，每天會(huì )有25輛~50輛燃料電池大巴的加氫需求或每天30輛~80輛物流車(chē)加氫需求，基本上加氫站的能力會(huì )在500公斤~1000公斤。其次，在加氫站的設計中，氫氣增壓機和儲罐的匹配、選擇、優(yōu)化最為重要。
加氫站的氫源。在氫源里不是所有的所謂的純度99.999%的高純氫就符合我們燃料電池應用，燃料電池用的氫氣的氫品質(zhì)至關(guān)重要，這個(gè)用戶(hù)一定要注意的問(wèn)題。第二個(gè)，氫能標委會(huì )對加氫站建設時(shí)有一句很重要的話(huà)，氫源首先是經(jīng)濟性、節能性、低碳排放，才能實(shí)現綠色氫能，我們要的氫是綠色的。為什么要加強說(shuō)一下呢？在運輸過(guò)程中，首先你的運氫車(chē)輛是耗能排放的，當你把這一車(chē)長(cháng)管的氫拉到加氫站的時(shí)候，你這里的碳排放指標能耗指標已經(jīng)很大了，所以說(shuō)我們要綜合考慮氫能，一定是要綠色氫能。不要認為氫能行業(yè)、燃料電池目前很很火，用任何氫都可以，大家要統籌考慮。
下面我介紹主要是加氫站里面經(jīng)常要使用的一些關(guān)鍵部件。
在大排量商用的加氫站里面，氫氣壓縮機是第一個(gè)關(guān)鍵部件，氫氣壓縮機分兩種形式，第一種是金屬隔膜氫氣壓縮機，第二種是高純無(wú)油活塞式壓縮機（增壓器型式）。
氫氣隔膜壓縮機有幾個(gè)品牌，國外基本上有四個(gè)大的廠(chǎng)家，中國是兩個(gè)。
在金屬隔膜機應用里面，大家認為加氫站隔膜機是高純增壓應用，實(shí)際上金屬隔膜機有它的特點(diǎn)。連續工作是比較可靠的，但是在加氫站的應用里邊有一個(gè)最大的問(wèn)題，金屬隔膜機特別忌諱頻繁啟動(dòng)，每天金屬隔膜機的頻繁啟動(dòng)的次數決定了加氫站隔膜機的壽命，所以在加氫站對啟停要求非常高。在加氫站選型中，隔膜機的排量、啟停次數和高壓氫氣容器的匹配一定要有經(jīng)濟性合適的匹配，否則隔膜機的壽命影響非常大。
目前，國外金屬隔膜機的應用基本上200公斤/天的，中國從今年開(kāi)始，國外的需求也隨著(zhù)中國500公斤/天~1000公斤/天的需求金屬隔膜機也在應用了。國內現在大排量、質(zhì)量可靠的金屬隔膜機現在還沒(méi)有，這也是國家希望未來(lái)5年，能?chē)a(chǎn)化，做出一個(gè)可靠的大排量高壓氫氣隔膜機，這是一個(gè)很重要的需求。
加氫站的氫安全方面，美國NREL有一個(gè)報告，提到隔膜機膜片氫脆破裂的報告。盡管中國目前加氫站少，但是到明年下半年的時(shí)候中國會(huì )給國外氫能同行一個(gè)很大的驚喜，可能世界上最大規模的高頻、高密度加氫的數據會(huì )在中國出現。
第二種加氫站氫氣增壓機的應用是氫氣增壓器型式，有氣動(dòng)氫氣增壓器和電動(dòng)液驅氫氣增壓器。我們燃料電池的供氫系統氣密增壓測試或者供氫系統的管道試壓里都有應用氣動(dòng)增壓泵，在上汽、豐田都有應用。
電動(dòng)液驅氫氣增壓器是目前在日本和美國一個(gè)新的加氫站壓縮機應用方式，它主要是解決高頻啟動(dòng)、大規模加氫的需求，目前在日本巖谷、豐田和本田經(jīng)過(guò)10多年的應用，已大規模使用，特別是移動(dòng)站等，而且這種方式最大的好處是，頻繁啟動(dòng)可靠度大，而且維護要比隔膜機簡(jiǎn)單。
這個(gè)數據就是表明這種機型排量非常驚人。
加氫站第二個(gè)核心部件就是儲氫容器。
1.儲氫氣瓶：目前國內的加氫站用的最多的是長(cháng)管氣瓶，45兆帕，但是45兆帕的長(cháng)管有一個(gè)重要的問(wèn)題，目前需要做耐氫相容性型式實(shí)驗等。
2.儲氫容器：固定式高壓儲氫用鋼帶錯繞式容器，可能會(huì )逐漸在加氫站大規模使用。商用加氫站會(huì )用到高壓內膽不銹鋼的纏繞容器，這種容器從壽命到容積、到壓力都非常大，從47兆帕到98兆帕。這個(gè)就是2007年應用在飛馳綠能的加氫站的42MPa，47MPa，77MPa儲氫容器。
這個(gè)是我們今年給豐田加氫站做的98兆帕的1立方加氫站的容器，世界上第一個(gè)98MPa儲氫容器。
為什么把這個(gè)圖表打出來(lái)呢？明年，可能以后大規模商用站，會(huì )用到很多容器，大規模儲氫這個(gè)量可能非常大，單靠長(cháng)管儲氫沒(méi)法實(shí)現加氫量。
第三個(gè)核心問(wèn)題，加氫站不銹鋼材料。目前中國現在沒(méi)有做很多研究，在不銹鋼的材料中，中國現在做的基礎研究工作非常差。我們做了一個(gè)調研，中國和美國傳統的不銹鋼316L鎳含量都是10%~10.5%。在對標日本的氫研究里面，我們的鎳含量非常低，在未來(lái)大低溫儲存和低溫加氫的過(guò)程中會(huì )有這個(gè)影響。中國目前做的基礎研究，除了浙江大學(xué)鄭津洋老師在做。對于咱們的鋼廠(chǎng)、鋼鐵金屬材料的研究機構等等等，還沒(méi)有做這個(gè)工作，這是對我們很大的警醒。日本做這個(gè)工作是做的最好的，不銹鋼材料是一個(gè)基礎材料，對我們氫能事業(yè)有很大的影響。
第四個(gè)問(wèn)題，加氫站的溫度問(wèn)題。我為什么要把這個(gè)加氫溫度專(zhuān)門(mén)提出來(lái)呢？中國現在建好的6個(gè)加氫站都是示范運營(yíng)，35兆帕，實(shí)際上這些加氫站在我們氣體行業(yè)里面管它就叫瓶到瓶“對吹”，根本不符合國外的SAE J2601的加氫站標準，沒(méi)有實(shí)現快速加氫。中國第七個(gè)加氫站是豐田中國10月30日剛剛建成的，這個(gè)是符合SAE J2601加氫站的標準。要燃料電池汽車(chē)3~5分鐘加氫，必須要有低溫預冷裝置來(lái)實(shí)現快速加氫。
夏天的時(shí)候，當物流車(chē)、大巴車(chē)在太陽(yáng)直曬下，車(chē)上氣瓶?jì)葴囟葧?huì )達到六七十度，這樣普通加氫很容易超溫。
第五個(gè)問(wèn)題，中國現在加氫站非常少，但是國外，特別是日本，撬裝移動(dòng)站和固定站大約是50%和50%的匹配。土地資源比較高的時(shí)候，采用撬裝，這樣當土地解決不了的時(shí)候，就用撬裝、移動(dòng)加氫方式。
今天再把豐田中國的加氫站給大家拿出來(lái)分享一下，這個(gè)是一個(gè)符合SAE J2601 70兆帕的加氫站，而且這是用了世界上壓力最高儲氫容器，就是剛才我們說(shuō)的98兆帕的容器，而且是1立方，這個(gè)是在全球最先應用的，但日本人也要保密，只能我們把這個(gè)公開(kāi)的媒體照片發(fā)出來(lái)。
我的介紹到此。謝謝大家！
?。ǜ鶕l(fā)言整理，已經(jīng)本人審閱）
相關(guān)閱讀：
驗證碼：
