1.什么是储氢材料

2.一线走访!燃料电池汽车加氢,不“问”不知道!

3.用什么材料可以储存氢气

4.镍氢电池的储氢材料

5.储氢材料的储氢原理

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储氢合金是指在一定温度和氢气压力下,能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。

储氢合金由两部分组成,一部分为吸氢元素或与氢有很强亲和力的元素(A),它控制着储氢量的多少,是组成储氢合金的关键元素,主要是ⅠA~ⅤB族金属,如Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、Re(稀土元素);另一部分则为吸氢量小或根本不吸氢的元素(B),它则控制着吸/放氢的可逆性,起调节生成热与分解压力的作用,如Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Al等。图1列出了一些金属氢化物的储氢能力。

目前世界上已经研制出多种储氢合金,按储氢合金金属组成元素的数目划分,可分为:二元系、三元系和多元系;按储氢合金材料的主要金属元素区分,可分为:稀土系、镁系、钛系、钒基固溶体、锆系等;而组成储氢合金的金属可分为吸氢类(用A表示)和不吸氢类(用B表示),据此又可将储氢合金分为:AB5型、AB2型、AB型、A2B型。?

无机物及有机物储氢材料

一些无机物(如 N2 、CO 、CO2)能与 H2 反应 ,其产物既可以作燃料, 又可分解获得 H2 ,是一种目前正在研究的储氢新技术。如碳酸氢盐与甲酸盐之间相互转化的储氢反应,反应以 Pd 或 PdO 作催化剂,吸湿性强的活性炭作载体, 以 KHCO3 或 NaHCO3 作储 氢剂储 氢量可达2wt %。该方法的主要优点是便于大量地储存和运输,安全性好,但储氢量和可逆性都不是很好 。

有些金属可与水反应生成氢气 。例如 Na, 反应后生成 NaOH ,其氢气的质量储存密度为 3wt %。虽然这个反应是不可逆的, 但是 NaOH 可以通过太阳能炉还原为金属 Na 。同样, Li 也有这种过程 , 其氢气的质量储存密度为 6.3wt %。这种储氢方式的主要难点是可逆性和控制金属的还原 。目前, 对于 Zn的应用较成功。

Li3N 的理论吸氢量为 11.5wt %,在 255 ℃氢气氛中保持半个小时, 总吸氢量可达 9.3wt %。在 200 ℃下, 给予足够的时间, 还会有吸收 。在 200 ℃真空(1 mPa)下, 6.3wt %的氢被释放 ,剩余的氢要在高温(高于 320 ℃)下, 才能被释放 。与其他金属氢化物不同的是, 在 PCT 曲线中,Li3N 有两个平台:第一个有较低的平台压, 第二个则是一个斜坡。

有机物储氢技术始于 20 世纪 80 年代。有机物储氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应,即利用催化加氢和脱氢的可逆反应来实现。加氢反应实现氢的储存(化学键合),脱氢反应实现氢的释放。有机液体氢化物储氢作为一种新型储氢技术有很多优点:储氢量大, 如苯和甲苯的理论储氢量分别为 7.19wt %和 6.18wt %;储氢剂和氢载体的性质与汽油类似 ,因而储存、运输 、维护、保养安全方便, 便于利用现有的油类储存和运输设施;不饱和有机液体化合物作储氢剂可多次循环使用, 寿命可达 20 年。但这类方法在加氢、脱氢时条件比较苛刻 ,而且所使用催化剂易失活,因而还在做进一步的研究。?

纳米储氢材料

纳米材料由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应及表面效应,呈现出许多特有的物理、化学性质, 成为物理、化学、材料等学科研究的前沿领域。储氢合金纳米化后同样出现了许多新的热力学和动力学特性, 如活化性能明显提高, 具有更高的氢扩散系数和优良的吸放氢动力学性能。纳米储氢材料通常在储氢容量、循环寿命和氢化-脱氢速率等方面比普通储氢材料具有更优异的性能, 比表面积和表面原子数的增加使得金属性质发生变化, 具有了块体材料所没有的性质。由于粒径小, 氢更容易扩散到金属内部形成间隙固溶体,?表面吸附现象也更加显著,因而储氢材料的纳米化已成为当今储氢材料的研究热点。储氢合金纳米化为高储氢容量的储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路。Tanaka 等 总结了纳米储氢合金优异动力学性能的原因: ( 1) 大量的纳米晶界使得氢原子容易扩散; ( 2) 纳米晶具有极高的比表面, 使氢原子容易渗透到储氢材料内部; ( 3) 纳米储氢材料避免了氢原子透过氢化物层进行长距离扩散, 而氢原子在氢化物中的扩散是控制动力学性能最主要的因素。通常情况下 Ni-Al 合金不具备吸氢特性, 韦建军等用自 悬 浮 定 向 流 法 制 备 出 单 相 金 属 间 化 合 物AlNi 纳米微粒, 纳米 AlNi 在一定条件下, 可在 90—100℃ 实现吸氢-放氢过程, 其最大吸附量可达到材料自重的 7. 3% 。?

碳质材料储氢

吸附储氢是近几年来出现的新型储氢方法,具有安全可靠和储存效率高等优点。而在吸附储氢的材料中,碳质材料是最好的吸附剂,不仅对少数的气体杂质不敏感,而且可反复使用。碳质储氢材料主要是高比表面积活性炭(AC)、石墨纳米纤维(GNF)、碳纳米管(CNT)。?

配位氢化物储氢

配位氢化物储氢是利用碱金属(Li、Na、K等)或碱土金属(Mg、Ca等)与第三主族元素可与氢形成配位氢化物的性质。其与金属氢化物之间的主要区别在于吸氢过程中向离子或共价化合物的转变,而金属氢化物中的氢以原子状态储存于合金中。

表1给出了部分配位氢化物,可以看出它们含有极高的储氢容量,因而可作为优良的储氢介质,其中LiBH4、NaBH4和KBH4已实现了工业化生产。

应当指出的是,配位氢化物室温下它的分解速率很低,如LiBH4、NaBH4等金属硼氢化物在干燥或惰性气氛中,要到300℃以上才能分解释放氢气,而且其循环性能的研究也较少。为此,Bogdanovic等以NaAlH4为研究对象,发现催化剂能降低其反应活化能,且Ti4+较Zr4+的催化性能要好。

对于配位氢化物的研究开发,索新的催化剂或将现有催化剂(Ti、Zr、Fe)进行优化组合以改善其低温放氢性能,以及循环性能方面还需做更进一步的研究。?

水合物储氢

气体水合物,又称孔穴形水合物,是一种类冰状晶体,由水分子通过氢键形成的主体空穴在很弱的范德华力作用下包含客体分子组成,其一般的反应方程为:

R+nH2O----R·nH2O(固体)十△H(反应热)

水合物通常有3种结构,具体见图2和表2。很多气体或易挥发性液体都能在一定的温度和压力条件下和水生成气体水合物,例如天然气、二氧化碳以及多种氟里昂制冷剂。

水合物储存氢气具有很多的优点:首先,储氢和放氢过程完全互逆,储氢材料为水,放氢后的剩余产物也只有水,对环境没有污染,而且水在自然界中大量存在并价格低廉;其次,形成和分解的温度压力条件相对较低、速度快、能耗少。粉末冰形成氢水合物只需要几分钟,块状冰形成氢水合物也只需要几小时;而水合物分解时,因为氢气以分子的形态包含在水合物孔穴中,所以只需要在常温常压下氢气就可以从水合物中释放出来,分解过程非常安全且能耗少。因此,研究用水合物的方式来储存氢气是很有意义的,美国、日本、加拿大、韩国和欧洲已经开始了初步的实验研究和理论分析工作。

什么是储氢材料

储能材料不仅能存储能量,并且能使能量转化,以供需用。最常见的储能材料有储氢合金和用于一次电池(即原电池,放电后不能复原使用)、二次电池(即蓄电池,放电后可重新充电复原反复使用)的材料。常见的一次电池有锌–二氧化锰电池、锌–电池、锌–氧化银电池和锂电池等。常见的二次电池为铅–酸电池、镍–镉电池、镍–锌电池和镍–氢化合物电池、钠–硫电池、锂离子电池等。

1、储氢合金

氢是自然界中储量最大的元素,也是一种非常清洁的能源。储氢合金所存储的氢的密度比液态氢大得多(液氢的密度为4.2×1022大气压/厘米3,而LaNi5的氢密度为6.2×1022大气压/厘米3),并且释放氢时所需的能量很小。

2、储氢合金应用要求

储氢合金的工作压力很低,操作简单安全可靠。研发中的储氢合金体系有AB5型混合稀土合金、AB2型Les相合金、AB型钛铁系合金、A2B型Mg–Ni系合金和钒基固溶体合金等。储氢合金与气体氢发生反应时生成金属氢化合物,大量的氢以固态形式储存于储氢合金中。储氢合金的吸氢与放氢,实际上就是金属氢化物的形成与分解。

3、储氢合金的基本特征是:能可逆地大量吸氢和放氢,伴随着吸(放)氢过程出现放(吸)热效应,对氢能选择性地吸收,吸放氢的平衡压力随温度急剧变化。

4、储氢合金可用于镍–氢化合物电池、氢的储存和净化、氢同位素分离、氢气回收、热泵、制冷等。

一线走访!燃料电池汽车加氢,不“问”不知道!

问题一:“贮氢材料”和“储氢材料”有什么区别? 没区别

问题二:储氢材料是依靠什么实现析氢,放氢的 2Li+H2=2LiH

反应中Li从0价升到+1价,为还原剂;H从0价降到-1价,为氧化剂

所以反应1的还原剂是Li

LiH+H2O=LiOH+H2

反应中LiH中的-1价H升到0价,做还原剂;H2O中的部分+1价H降到0价,做氧化剂

所以反应2的氧化剂是水

用锂吸收224L(10mol)H2,生成20molLiH,质量为20*8=160g,体积为160/0.82=195ml

所以生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为0.195:224=1:1149

LiH+H2O=LiOH+H2

20molLiH生成20molH2

能量转化率为80%,所以实际参与反应的H2有20*80%=16mol

1molH2在电池的电极反应中失去2mol电子,所以所有的H2在反应中一共转移了32mol电子,即导线中通过电子的物质的量为32mol

问题三:储氢材料镧镍合金是什么? 镁镍合金,是一种具有很好的贮氢能力且价格比较便宜的材料。氢镁结合生成二氢化镁,100公斤二氢化镁所含的氢可供汽车行驶数百公里的路程。不足之处是,它的放氢温度比较高,氢气释放速度比较慢。

问题四:zH2是一种储氢材料可推知z是什么 zH2是一种储氢材料可推知z是铂!

问题五:影响储氢材料性能的因素有哪些 1、耐点火性:指绝缘材料兵戈火焰时抵挡点火或分隔火焰时禁止承继点火的本事。 绝缘梯随着绝缘材料独霸日益扩大,对其耐点火性哀求更显弥留,人们经过进程各种手段,改良和进步绝缘材料的耐点火性。 2、绝缘电阻和电阻率:电阻是电导的倒数,电阻率是单位体积内的电阻。材料导电越小,其电阻越大,两者成倒数关系,对绝缘材料来说,总是希望电阻率尽可能高。 3、拉伸强度:是在拉伸实行中,试样担当的最大拉伸应力。它是绝缘材料力学性能实行独霸最广、最有代表性的实行。 4、击穿电压、电气强度:在某一个强电场下绝缘材料发生破坏,失?绝缘性能酿成导电状态,称为击穿。击穿时的电压称为击穿电压。电气强度是在规定条件下发生击穿时电压与担当外施电压的两电极间距离之商,也即是单位厚度所担当的击穿电压。 5、耐电弧:在规定的实行条件下,绝缘材料耐受沿其表面的电弧传染感动的本事。实行时用互换高压小电流,借高压在两电极间产生的电弧传染感动,使绝缘材料表面组成导电层所需的时间来判断绝缘材料的耐电弧性。

问题六:储氢材料为xh2,则x是什么元素 铁锈:Fe2 O3 . XH2 O 是一种松脆多孔的物质 不能保护内层金属铁不受锈蚀 。它是铁跟氧气、水共同反应生成的。

问题七:哪些学校有储氢材料专业? 浙江大学,硅材料储氢牛逼,有院士,长江多人,有国家重点实验室。

问题八:近几年高考化学中储氢材料有哪些 NaBH4硼氢化钠

问题九:在实验室中氢气不使用储氢材料该用什么储存? 可以这样;用盐酸或稀硫酸保存氢。用时,加活泼金属置换即可。或者将氢气制成氢氯酸,置换。物理方法;将氢气储存在玻璃瓶内,加上盖子,倒置,底部放上少量水,就不会跑了。

问题十:“贮氢材料”和“储氢材料”有什么区别? 没区别

用什么材料可以储存氢气

在2019全国两会期间,氢能成为一个热议话题,不少政协委员和人大代表都提出了发展氢能的提案议案,其中围绕推广氢燃料电池 汽车 产业链的更是十分集中。事实上,2019年工作报告也明确提出,覆盖完整产业链、具备更强技术研发和成本优势的新能源 汽车 产业集群构建势在必行。

不过,在目前阶段,氢燃料电池 汽车 产业还处在初期发展阶段,身处其中的企业家们,甚至没有哪一位能给出详尽、有说服力的盈利模式,更多的是摸索、摸索、再摸索。

氢燃料电池 汽车 早已进入工信部《新能源 汽车 推广应用推荐车型目录》,并小范围示范运营。但行业人士心中仍充满疑问,氢燃料电池 汽车 在我国的发展之路究竟该如何走?

编前:

俗话说:“不出正月都是年。”大年正月十四,即2019全国两会召开的半个多月前,中国北方依旧春寒料峭,《中国 汽车 报》记者乘坐南下的飞机,在深圳宝安国际机场落地。

深圳是国内最早建设加氢站的城市之一,2011年举办大运会期间,氢燃料电池 汽车 曾进行示范运行。当时,加氢站为氢燃料电池公交车加注35MPa压力的氢气,不过该站点现已拆除。今年1月,深圳市相关部门发布的《深圳市2018年新能源 汽车 推广应用财政支持政策》中提到,为达到2万公里运营里程的燃料电池车辆进行补贴,乘用车20万元/辆,轻型客车、货车30万元/辆,大中型客车、中重型货车50万元/辆(2018年6月12日至2018年12月31日上牌)。

《中国 汽车 报》记者将调查的首站设在深圳,除了访当地氢能产业相关供应商外,更多的是希望能寻找到氢燃料电池 汽车 的痕迹。“那300辆车放着呢,根本没有运营,没有加氢站怎么运营?!”去年12月,中通客车两款燃料电池厢式运输车(两款车分别为《新能源 汽车 推广应用推荐车型目录》2018年第9批、第10批推荐车型)共计300辆在深圳上牌。在咨询这些车辆的运营情况时, 一位不愿透露姓名的知情人士 给出如是答案。

抵达深圳的次日下午,《中国 汽车 报》记者乘高铁抵达佛山市三水南站。这里距离位于丹灶镇的全国首座正式商业化运营加氢站——南海瑞晖加氢站(南海国家生态工业示范园内)仅12公里。丹灶镇位于佛山市南海区西部,以中国重要的新能源 汽车 产业基地和氢能产业“硅谷”为发展目标的“仙湖氢谷”项目就坐落于此。除南海瑞晖加氢站外,还有多家氢燃料电池整车和系统供应商聚集在这里。据悉,佛山市已建成南海瑞晖加氢站、三水撬装式加氢站、佛罗路加氢站,共有100余辆氢燃料电池客车和物流车在运营。佛山市南海区有关加氢站建设和氢气价格补贴的政策也于近日出台。

“每天来加氢的 汽车 有四五辆吧,多的时候10辆左右,主要是小型物流车。” 南海瑞晖加氢站的工作人员 向《中国 汽车 报》记者简要介绍道。或许因为赶上了正月十五元宵节,整个工业园区比较冷清……

一问

氢燃料电池运营车辆为何寥寥无几?

经过连续数天的访,《中国 汽车 报》记者一路询问下来发现,当地普通老百姓对氢燃料电池 汽车 的关注度不高,这与这个领域“政策热”、“ 投资热”的现象形成鲜明对比。

“这两年,国家从上至下大力扶植氢能产业发展,少说也有数百亿元资金投向氢燃料电池产业,而相关供应商的氢燃料电池系统产能规划至少已达数十万套。” 深圳市佳华利道新技术开发有限公司董事长凌兆蔚 对《中国 汽车 报》记者说,“但是,为什么至今真正上路的氢燃料电池 汽车 寥寥无几?放眼全球,这个数字也没有超过万辆。”

凌兆蔚给出了一个估算值,当前国内整车企业公布的氢燃料电池车产量、实际上牌数量和正在运营的数量比例约为5:2:1。“整车企业卖了三五千辆,实际运营的可能不到1000辆。”他表示。

中国 汽车 工业协会发布《2018年 汽车 工业经济运行情况》显示,2018年我国新能源 汽车 产销量分别完成127万辆和125.6万辆,比上年同期分别增长59.9%和61.7%。其中,氢燃料电池 汽车 产销均完成1527辆,占比微乎其微。

全国 汽车 标准化技术委员会电动车辆分会秘书长周荣 在接受《中国 汽车 报》记者访时表示,5年以内甚至未来5到10年,氢燃料电池 汽车 的市场竞争力都不会太强,远远达不到大范围商品化的条件。他说:“很多基础设施短期内无法完善,储氢、加氢相关安全问题都有待解决。氢转化为电效率很高,但目前可推广的制氢手段效率低、能耗高,不利于大范围推广。”

从制氢、储氢、加氢,到氢燃料电池技术集成和应用,每个环节都存在不同程度的安全或技术难题,理论支持、实验室数据往往是理想的,但要真正实现商业化,路程还很漫长。

二问

“工业氢”能直接变成“燃料氢”吗?

对中国市场来说,如今的“氢能热”有迹可循。

未来,我国能源消费结构将发生显著变化,向清洁低碳能源转型。国内有关机构预测称,我国石油消费将在2030年前达到高峰,之后交通领域电能替代将逐渐加速;2030年之后,我国非石化能源消费占比将超过20%。

实现这一转变的关键就是氢能的有效利用。

广东泰罗斯 汽车 动力系统有限公司总经理张锐明 对《中国 汽车 报》记者说:“虽然我国是全球第一大产氢国,但如果把氢作为能源使用,现在的产量远远不够。近几年,我国年产氢约1600万~1800万吨,都是工业用氢。”

目前,我国“弃氢”现象严重,大量工业副产氢并没有得到有效利用。另外,我国“弃风”、“弃光”、“弃水”现象严重,因此电解水制氢价格高、产量低。加氢站的氢气来源主要是化石燃料制氢,即热化学转化提纯制氢技术。

深圳市南科动力 科技 有限公司首席技术官叶江德 在2018年11月举办的“中国(深圳)氢能与燃料电池高峰论坛”上介绍称,2017年我国“弃风”419亿千瓦时,“弃光”73亿千瓦时,“弃水”515亿千瓦时,这些废弃电力可制取179万吨氢气,能满足75万辆燃料电池商用车的用氢需求。

张锐明还强调:“‘工业氢’变成‘燃料氢’,不仅仅是纯度的问题,还要考虑固态、气态杂质的影响。”他举例说,一套设计寿命8000小时的氢燃料电池系统,如果长期使用含有微量硫化物杂质的氢气,寿命将缩减到3000~4000小时。我国没有氢燃料电池用氢的专用标准,多为工业用氢标准,主要是对部分杂质种类和含量缺少相关细则,同时也没有非常完善精确的检测设备。

据了解,在南海瑞晖加氢站,氢气执行的标准是GB/T3634.2-2011,纯度≥99.999%。

三问

哪种储氢技术路线更受欢迎?

“气态储氢是全球惟一跨过商业化门槛的储氢方式。”张锐明对《中国 汽车 报》记者说。他所说的气态储氢,即“高压储氢”(或“高压气态储氢”)。当前,主流氢燃料电池 汽车 都配装有高压储氢瓶,使用的都是35MPa压力的气态氢,欧、美、日市场则是70MPa。同等体积下,压力越大储氢量越高,车辆行驶里程就更远。气态储氢技术已在国内外实现了商业化推广。

另外,储氢形式还包括低温液化储氢、有机液体储氢、低压合金储氢,到目前为止均未真正实现在 汽车 领域的商业化应用。

低温液化储氢方式可实现氢气存储能量密度最大,但需冷却到极低的温度(零下253℃)实现液化,且隔热装置庞大、成本极高,只运用于航空航天领域。

有机液体储氢技术,即“氢油”,是中国地质大学(武汉)可持续能源实验室主任程寒松近年来大力推广并欲使之产业化的技术。优势是同等体积下,氢油的储氢量比气态储氢要高,一般加油站稍加改造即可满足氢油加注需求,一些炼油厂可直接改造为氢油工厂;劣势是氢油释放氢气时需要高温,一般燃料电池废热量无法满足要求,程寒松提出了解决方案并进行产业化验证。据悉,由三环集团、武汉氢阳能源、武汉金凰实业联合研制的常温、常压、有机液体储氢燃料电池物流车——三环“氢卡”已于去年6月问世并进行测试。

低压合金储氢技术也被称作为“固态合金储氢”,目前适合 汽车 使用的储氢合金材料主要是钛锰系。佳华利道首席科学家黄宝泉是把促成该项技术在 汽车 领域应用的主要推动者之一。固态合金储氢的优势是氢气运输管束车(20MPa压力)即可满足加氢需求,直接将氢气加入合金储氢电池内,无需对氢气加压至35MPa或70MPa,大大降低加氢站投资成本和危险系数,车辆也无需安装高压氢气瓶;劣势是氢燃料电池系统质量大,需额外增加温控系统用于氢气吸附和释放,储氢系统质量百分比不到2wt%(即100kg的储氢系统可存储氢气2kg)。据凌兆蔚介绍,佳华利道正与两家整车企业联合打造合金储氢燃料电池样品车并进行验证,未来合金储氢系统质量百分比还有相当大的提升空间。

张锐明表示,氢燃料电池产业应该多元化发展,国家也设立了相关重点专项,促进我国氢燃料电池产业的技术进步。他指出,根据美国加州推广氢燃料电池 汽车 的经验,储氢技术在 汽车 产业商业化推广必须满足三个条件: 一是现有基础设施通过改造或扩建能满足加氢需求;二是储氢、加氢系统足够安全可靠;三是储氢系统质量百分比应该大于5wt%

四问

加氢站目前是否实现了营利?

加氢站被视为关系氢燃料电池 汽车 大范围推广的一道槛?其中究竟有何?

为进一步了解加氢站实际运营情况,《中国 汽车 报》记者二次抵达南海瑞晖加氢站。在记者登记完访基本信息后, 站点负责人李参成 介绍了加氢站的运营情况。

南海瑞晖加氢站2017年9月建成,在经过试运营后于2018年6月正式投入使用,是国内首座完全实现商业化运作的加氢站,占地面积4475.9平方米,储氢量可达600kg(含固定式管束和移动式管束),日加氢设计能力≥350kg。

经过两次探访,《中国 汽车 报》记者分别遇见了前来加氢的东风燃料电池厢式运输车(燃料电池系统供应商:爱德曼) 和 上汽大通燃料电池客车(燃料电池系统供应商:新源动力)。据悉,这类轻型客车或轻型运输车每次加氢量约为7~8kg,10.5m客车每次加氢量约为20~25kg,行驶里程在300km以上,每辆车进站停留时间半小时左右。具体车型的加注量和行驶里程根据燃料电池系统额定功率的大小和整车质量会有所不同。

李参成说:“自正式运营以来,除节日外,平均每天加氢100多kg,最多的时候达到300多kg。”站内当前只有一套加氢设备,未来需求量如果增长可以考虑再购置一套,以提高供氢能力。

“卖氢”是加氢站的主要收入,那么每天卖多少才能营利?

对于《中国 汽车 报》记者的提问,李参成表示,对于南海瑞晖加氢站这种中等规模的加氢站来说,每天需要卖300kg以上才能实现收支平衡,营利需要更多的市场需求。据悉,加氢站的日常支出主要包括氢气购成本、运营维护人员的工资、加注设备及增氢气压缩设备维护。

在南海瑞晖加氢站接待室的墙上挂着价目表,氢气的销售价格为80元/kg。李参成对《中国 汽车 报》记者说:“80元的价格是针对周边城市示范运营项目的,比如深圳的车辆,有时会过来加一些,但加注量非常非常少。我们日常的价格其实是60元,其中来加注的企业支付40元,另外20元是补贴。”

今年1月,佛山市南海区人民印发《佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法》(简称《办法》),替代了2018年4月出台的暂行办法。《办法》提出,2018~2019年每公斤氢气可补贴20元(销售价格40元及以下),并梯次递减,到2022年每公斤氢气可补贴9元(销售价格30元及以下)。

五问

建一座加氢站到底成本几何?

“我们这个站点的投资大概是1000多万元,不含地皮的价格,主要是氢气压缩和加注设备,其次是各种安全设施。”李参成介绍说。

据记者了解,南海瑞晖加氢站投资1550万元,而2018年8月29日联合动工的佛山8座加氢站中,预算投资最低的为1250万元(佛罗路加氢站),最高的为2985万元(瀚蓝松岗禅炭路加氢站)。

那么,一座加氢站千余万元投资能达到什么样的水平?

从规模看,千余万元投资建设规模为加氢站,为最小规模标准。《加氢站技术规范(GB50516-2010)》中要求,加氢站根据总容量(G,单位kg)不同分为三个等级,一级4000<G≤8000;二级1000<G≤4000;G≤1000;另外,对单罐容量也有相应要求,根据加氢加气合建、加氢加油合建也有相应划分。

从能力看,氢气压缩设备24小时运行只能生产高压气态氢500kg左右,每天最多满足20余辆中大型氢燃料电池客车的加注需求。据悉,氢气从制氢工厂生产完成后,由20MPa的氢气管束运输车运送至加氢站,每辆车运输能力在300kg左右,然后通过站内氢气压缩设备(薄膜压缩机系统)多次压缩(2或3级储气瓶组分级设置)至42~45MPa,然后通过加注设备为车辆提供氢气。

对比国外市场用的70MPa氢气,国内用了35MPa氢气,这样来看千余万元投资仅是起步。据悉,南海瑞晖加氢站氢气压缩机加注设备为国内某品牌供应商,相比国外品牌供应商价格便宜一半以上,但其中关键零部件仍为进口,全套系统短期内价格难以再下降。

张锐明认为, 未来国内氢燃料电池 汽车 市场也将会升级使用70MPa压力的气态氢,相关技术升级不存在问题,关键还在于成本

凌兆蔚通过对日本市场的调查给出了一个结论:“在日本建设一座日加注能力500kg 70MPa氢气的加氢站,仅设备投资合计人民币3000万元左右。”他认为,建站的投资额如此之高,且仅能满足20余辆大巴车的加注能力,做这样的事情实在不划算,也难以真正实现市场化发展。

李参成告诉《中国 汽车 报》记者:“南海瑞晖加氢站可以开具正规,相关手续和流程得到了地方的大力支持,但目前国内很多加氢站不具备这个能力。”这意味着,国内很多加氢站不具备盈利能力,更甭想回收前期投资。

据不完全统计,国内已建设完成的加氢站数量为25座,其中3座(2010~2011年间,上海世博会、广州亚运会、深圳大运会专用加氢站)已拆除,其余大部分为整车企业内部或试点项目园区内使用的加氢站。

根据记者不完全统计,2019年国内可投入使用的加氢站将会超过100座,其中佛山市为28座。建设加氢站的巨额费用何来?补贴占了很大一部分。全国各地方都已经出台了氢能产业的发展规划,对加氢站建设、氢气价格以及燃料电池系统供应商相关补贴都会陆续发布。佛山市南海区人民印发的《办法》显示,2019年底之前建成的固定式加氢站,日加氢能力500kg以下的新建站补贴500万元,日加氢能力500kg及以上的新建站补贴800万元。

深探南海瑞晖加氢站运营情况

◆加氢站全面正常运营需要多少人力支持?

目前,南海瑞晖加氢站工作人员共计8人。从早8时到晚20时,每天氢气压缩设备运行约12小时。考虑到未来氢加注能力的提升,人员配置需要达到12人或更多,以实现氢气压缩设备24小时不间断运营,三班制。

◆安全防护标准和措施有哪些?

站内建设有防雷地网,并与当地气象局联通,每半年进行一次设备检测;站内建立报警系统,连接当地消防部门,实现远程监控;站内配有固定式和移动式氢气泄漏监测设备;配有防静电、除静电相关工作服装和设施;加氢站地面为不发火混凝土,防导电。另外外来无关车辆严禁驶入、外来人员行动区域要严格管理。

备注:氢气无色无味易泄漏,将氢气作为车辆燃料使用,相关安全法规还是空白。

◆氢气价格的成本构成有哪些?

站内使用氢气主要来自化石燃料制氢,购价格30元/kg以上,并有一定浮动,去除各种运营成本后利润所剩无几,总体来看未能实现有效盈利。对加氢站而言,行业内比较认可氢气购价格应该为25元左右,这样才能保证加氢站的正常运行。对氢燃料电池 汽车 用户来说,氢气加注价格应该为40~50元,这样车辆运行费用才能比汽柴油车便宜。

备注:全国各区域氢气价格有较大差别。购价格中,制氢能耗、运输成本占了很大一部分;当前,电解水制氢方式并未大范围推广,原因是每公斤氢气仅耗电成本就达30元以上。

◆氢气压缩和加注设备维护成本是多少?

以目前使用情况,每月维护成本在1万元左右,包括压力表、安全阀以及压缩机相关配件的更换。当前这些维护成本主要由设备供应商承担,两年之内免维护费。未来,这些维护支出将是加氢站的主要经营成本。

爆料热线:

010-56002742;qcb010@163

镍氢电池的储氢材料

1、合金储氢材料

在一定温度和氢气压力下,能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。

按储氢合金金属组成元素的数目划分,可分为:二元系、三元系和多元系;按储氢合金材料的主要金属元素区分,可分为:稀土系、镁系、钛系、钒基固溶体、锆系等;而组成储氢合金的金属可分为吸氢类(用A表示)和不吸氢类(用B表示),据此又可将储氢合金分为:AB5型、AB2型、AB型、A2B型。

2、无机物及有机物储氢材料

有机物储氢技术始于 20 世纪 80 年代。有机物储氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应,即利用催化加氢和脱氢的可逆反应来实现。加氢反应实现氢的储存(化学键合),脱氢反应实现氢的释放。

3、纳米储氢材料

纳米材料由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应及表面效应,呈现出许多特有的物理、化学性质, 成为物理、化学、材料等学科研究的前沿领域。储氢合金纳米化后同样出现了许多新的热力学和动力学特性, 如活化性能明显提高, 具有更高的氢扩散系数和优良的吸放氢动力学性能。

4、碳质材料储氢

吸附储氢具有安全可靠和储存效率高等优点。而在吸附储氢的材料中,碳质材料是最好的吸附剂,不仅对少数的气体杂质不敏感,而且可反复使用。碳质储氢材料主要是高比表面积活性炭(AC)、石墨纳米纤维(GNF)、碳纳米管(CNT)。?

5、配位氢化物储氢

配位氢化物储氢是利用碱金属(Li、Na、K等)或碱土金属(Mg、Ca等)与第三主族元素可与氢形成配位氢化物的性质。其与金属氢化物之间的主要区别在于吸氢过程中向离子或共价化合物的转变,而金属氢化物中的氢以原子状态储存于合金中。

6、水合物储氢

气体水合物,又称孔穴形水合物,是一种类冰状晶体,由水分子通过氢键形成的主体空穴在很弱的范德华力作用下包含客体分子组成。

扩展资料

氢气可以用作燃料,具有下列特点:

优点

1、丰富。以水为原料,电解便可获得。水在地球上相对主要燃料石油,煤也较丰富。

2、热值高。氢燃烧的热值高居各种燃料之冠,据测定,每千克氢燃烧放出的热量为1.4*10^8J,为石油热值的3倍多。因此,它贮存体积小,携带量大,行程远。

3、氢为燃料最洁净。氢的燃烧产物是水,对环境不产生任何污染。

缺点

氢气要安全储藏和运输并不容易,它重量轻、难捉摸、扩散速度快,需低温液化,会导致阀门堵塞并形成不必要的压力。

百度百科-氢气

百度百科-储氢材料

储氢材料的储氢原理

镍氢电池作为当今迅速发展起来的一种高能绿色充电电池,凭借能量密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无污染等优点在笔记本电脑、便携式摄像机、数码相机及电动自行车等领域得到了广泛应用。为了促进镍氢电池性能的提升,对负极储氢材料的研究从未间断。

从狭义上讲,储氢材料是一种能与氢反应生成金属氢化物的物质;但是它与一般金属氢化物有明显的差异。即储氢材料必须具备高度的反应可逆性,而且,此可逆循环的次数必须足够多,循环次数超过5000次。实际上,它必须是能够在适当的温度、压力下大量可逆的吸收和释放氢的材料。  对于理想的金属储氢材料应具备以下条件:1、在不太高的温度下,储氢量大,释放氢量也大;2、原料来源广,价格便宜,容易制备;3、经多次吸、放氢,其性能不会衰减;4、有较平坦和较宽的平衡压力平台区,即大部分氢均可在一持续压力范围内放出;5、易活化,反应动力学性能好。  用于镍氢电池负极储氢材料的主要是金属(或合金)储氢材料,氢几乎可以同周期表中的各种元素反应,生成各种氢化物或氢化合物。但并不是所有金属氢化物都能做储氢材料,只有那些能在温和条件下大量可逆的吸收和释放氢的金属或合金氢化物才能做储氢材料用。  储氢合金材料在镍氢电池中有着重要地位,因此研究储氢材料对提高镍氢电池性能有着举足轻重的作用。

储氢材料的储氢原理如下:

某些过渡金属、合金和金属间化合物,由于特殊的晶体结构,使氢原子容易进入其晶格间隙中并形成金属氢化物,因此储氢量很大,可贮存比其本身体积大1000~1300倍的氢,当加热时氢就能从金属中释放出来。氢在金属中的这种吸入和释放,取决于金属和氢的相平衡关系并受温度、压力和组分的制约。

通常,贮氢材料的贮氢密度都很大,比标准状态下的氢密度(5.4×1019at/cm3)高出几个数量级,甚至比液氢的密度(4.2×1022at/cm3)还高。由于贮氢材料具有上述特性,用它储运氢气既轻便又安全,不仅无爆炸危险,还有可贮存时间长又无损耗等优点。

氢,普遍被认为是人类最理想的清洁的高密度能源,燃烧时只产生水而没有污染物,对环境保护有利。但要实现氢能源体系,氢的贮存问题首先要顺利解决,因此研究贮氢材料特别重要。

已实用和研究发展中的贮氢材料主要有:

1、镁系贮氢合金。主要有镁镍、镁铜、镁铁、镁钛等合金。具有贮氢能力大(可达材料自重的5.1%~5.8%)、价廉等优点,缺点是易腐蚀所以寿命短,放氢时需要250℃以上高温。

2、稀土系贮氢合金。主要是镧镍合金,其吸氢性好,容易活化,在40℃以上放氢速度好,但成本高。

3、钛系贮氢合金。有钛锰、钛铬、钛镍、钛铁、钛铌、钛锆、钛铜及钛锰氮、钛锰铬、钛锆铬锰等合金。其成本低,吸氢量大,室温下易活化,适于大量应用。

4、锆系贮氢合金。有锆铬、锆锰等二元合金和锆铬铁锰、锆铬铁镍等多元合金。在高温下(100℃以上)具有很好的贮氢特性,能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气,同时具有较低的热含量,适于在高温下使用。

5、铁系贮氢合金。主要有铁钛和铁钛锰等合金。其贮氢性能优良、价格低廉。

拓展知识:

贮氢材料(hydrogen storage material)是在一般温和条件下,能反复可逆地(通常在一万次以上)吸入和放出氢的材料。又称贮氢合金或储氢金属化合物。这种材料在一定温度和氢气压强下能迅速吸氢,适当加温或减小氢气压强时又能放氢。

贮氢材料多为易与氢起作用的某些过渡族金属、合金或金属间化合物。由于这些金属材料具有特殊的晶体结构,使得氢原子容易进入其晶格的间隙中并与其形成金属氢化物。其贮氢量可达金属本身体积的1000~1300倍。氢与这些金属的结合力很弱,一旦加热和改变氢气压强,氢即从金属中释放出来。