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(jiān)韓武林作主題演講
11月16—17日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)暨第三屆中國(guó)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(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)和電池中國(guó)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(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)承辦，無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì)人數(shù)超600人。
燃料電池汽車市場(chǎng)分論壇于17日上午舉辦，該論壇以“現(xiàn)狀與未來：縱論車用燃料電池”為主題，由同濟(jì)大學(xué)汽車學(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(jiān)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(guó)氫能標(biāo)委會(huì)和氣瓶標(biāo)委會(huì)的委員，剛好借這個(gè)機(jī)會(huì)也給動(dòng)力電池的同行介紹一下燃料電車配套的氫能的事情。2017年中國(guó)的氫能行業(yè)很火，但真正加氫站存在有很多問題，我這個(gè)人比較直白，直接就把一些干貨給大家說出來，不說虛的了。
加氫站的加氫能力問題。特別是國(guó)家出臺(tái)了一個(gè)200公斤/天補(bǔ)貼，首先要理解加氫站的參數(shù)，就是說加氫站每天工作多少小時(shí)。有的人說24小時(shí)，有人說12小時(shí)，有人說工作8小時(shí)，目前主流的觀點(diǎn)是每天工作12小時(shí)，晚上利用波谷電做氫氣增壓儲(chǔ)存的工作、白天加注。
加氫站能力設(shè)計(jì)的問題。為什么我要提這個(gè)？加氫站的能力設(shè)計(jì)問題，不是說張嘴閉口就說能力有多少公斤的加氫站，實(shí)際加氫站要做一個(gè)選型。首先是車輛的加氫頻率、加氫總量、連續(xù)的加氫時(shí)段。目前隨著中國(guó)燃料電池汽車開始大規(guī)模示范應(yīng)用，特別是物流車、大巴車，可能代表了目前中國(guó)的燃料電池汽車主流車型，在今年底、明年初會(huì)出現(xiàn)燃料電池大巴和物流車的大規(guī)模示范運(yùn)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(shè)計(jì)中，氫氣增壓機(jī)和儲(chǔ)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?nèi)剂想姵貞?yīng)用，燃料電池用的氫氣的氫品質(zhì)至關(guān)重要，這個(gè)用戶一定要注意的問題。第二個(gè)，氫能標(biāo)委會(huì)對(duì)加氫站建設(shè)時(shí)有一句很重要的話，氫源首先是經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、低碳排放，才能實(shí)現(xiàn)綠色氫能，我們要的氫是綠色的。為什么要加強(qiáng)說一下呢？在運(yùn)輸過程中，首先你的運(yùn)氫車輛是耗能排放的，當(dāng)你把這一車長(zhǎng)管的氫拉到加氫站的時(shí)候，你這里的碳排放指標(biāo)能耗指標(biāo)已經(jīng)很大了，所以說我們要綜合考慮氫能，一定是要綠色氫能。不要認(rèn)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(tǒng)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(jī)是第一個(gè)關(guān)鍵部件，氫氣壓縮機(jī)分兩種形式，第一種是金屬隔膜氫氣壓縮機(jī)，第二種是高純無油活塞式壓縮機(jī)（增壓器型式）。
氫氣隔膜壓縮機(jī)有幾個(gè)品牌，國(guó)外基本上有四個(gè)大的廠家，中國(guó)是兩個(gè)。
在金屬隔膜機(jī)應(yīng)用里面，大家認(rèn)為加氫站隔膜機(jī)是高純?cè)鰤簯?yīng)用，實(shí)際上金屬隔膜機(jī)有它的特點(diǎn)。連續(xù)工作是比較可靠的，但是在加氫站的應(yīng)用里邊有一個(gè)最大的問題，金屬隔膜機(jī)特別忌諱頻繁啟動(dòng)，每天金屬隔膜機(jī)的頻繁啟動(dòng)的次數(shù)決定了加氫站隔膜機(jī)的壽命，所以在加氫站對(duì)啟停要求非常高。在加氫站選型中，隔膜機(jī)的排量、啟停次數(shù)和高壓氫氣容器的匹配一定要有經(jīng)濟(jì)性合適的匹配，否則隔膜機(jī)的壽命影響非常大。
目前，國(guó)外金屬隔膜機(jī)的應(yīng)用基本上200公斤/天的，中國(guó)從今年開始，國(guó)外的需求也隨著中國(guó)500公斤/天~1000公斤/天的需求金屬隔膜機(jī)也在應(yīng)用了。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在大排量、質(zhì)量可靠的金屬隔膜機(jī)現(xiàn)在還沒有，這也是國(guó)家希望未來5年，能國(guó)產(chǎn)化，做出一個(gè)可靠的大排量高壓氫氣隔膜機(jī)，這是一個(gè)很重要的需求。
加氫站的氫安全方面，美國(guó)NREL有一個(gè)報(bào)告，提到隔膜機(jī)膜片氫脆破裂的報(bào)告。盡管中國(guó)目前加氫站少，但是到明年下半年的時(shí)候中國(guó)會(huì)給國(guó)外氫能同行一個(gè)很大的驚喜，可能世界上最大規(guī)模的高頻、高密度加氫的數(shù)據(jù)會(huì)在中國(guó)出現(xiàn)。
第二種加氫站氫氣增壓機(jī)的應(yīng)用是氫氣增壓器型式，有氣動(dòng)氫氣增壓器和電動(dòng)液驅(qū)氫氣增壓器。我們?nèi)剂想姵氐墓湎到y(tǒng)氣密增壓測(cè)試或者供氫系統(tǒng)的管道試壓里都有應(yīng)用氣動(dòng)增壓泵，在上汽、豐田都有應(yīng)用。
電動(dòng)液驅(qū)氫氣增壓器是目前在日本和美國(guó)一個(gè)新的加氫站壓縮機(jī)應(yīng)用方式，它主要是解決高頻啟動(dòng)、大規(guī)模加氫的需求，目前在日本巖谷、豐田和本田經(jīng)過10多年的應(yīng)用，已大規(guī)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(hù)要比隔膜機(jī)簡(jiǎn)單。
這個(gè)數(shù)據(jù)就是表明這種機(jī)型排量非常驚人。
加氫站第二個(gè)核心部件就是儲(chǔ)氫容器。
1.儲(chǔ)氫氣瓶：目前國(guó)內(nèi)的加氫站用的最多的是長(zhǎng)管氣瓶，45兆帕，但是45兆帕的長(zhǎng)管有一個(gè)重要的問題，目前需要做耐氫相容性型式實(shí)驗(yàn)等。
2.儲(chǔ)氫容器：固定式高壓儲(chǔ)氫用鋼帶錯(cuò)繞式容器，可能會(huì)逐漸在加氫站大規(guī)模使用。商用加氫站會(huì)用到高壓內(nèi)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(yīng)用在飛馳綠能的加氫站的42MPa，47MPa，77MPa儲(chǔ)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(chǔ)氫容器。
為什么把這個(gè)圖表打出來呢？明年，可能以后大規(guī)模商用站，會(huì)用到很多容器，大規(guī)模儲(chǔ)氫這個(gè)量可能非常大，單靠長(zhǎng)管儲(chǔ)氫沒法實(shí)現(xiàn)加氫量。
第三個(gè)核心問題，加氫站不銹鋼材料。目前中國(guó)現(xiàn)在沒有做很多研究，在不銹鋼的材料中，中國(guó)現(xiàn)在做的基礎(chǔ)研究工作非常差。我們做了一個(gè)調(diào)研，中國(guó)和美國(guó)傳統(tǒng)的不銹鋼316L鎳含量都是10%~10.5%。在對(duì)標(biāo)日本的氫研究里面，我們的鎳含量非常低，在未來大低溫儲(chǔ)存和低溫加氫的過程中會(huì)有這個(gè)影響。中國(guó)目前做的基礎(chǔ)研究，除了浙江大學(xué)鄭津洋老師在做。對(duì)于咱們的鋼廠、鋼鐵金屬材料的研究機(jī)構(gòu)等等等，還沒有做這個(gè)工作，這是對(duì)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(chǔ)材料，對(duì)我們氫能事業(yè)有很大的影響。
第四個(gè)問題，加氫站的溫度問題。我為什么要把這個(gè)加氫溫度專門提出來呢？中國(guó)現(xiàn)在建好的6個(gè)加氫站都是示范運(yùn)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(duì)吹”，根本不符合國(guó)外的SAE J2601的加氫站標(biāo)準(zhǔn)，沒有實(shí)現(xiàn)快速加氫。中國(guó)第七個(gè)加氫站是豐田中國(guó)10月30日剛剛建成的，這個(gè)是符合SAE J2601加氫站的標(biāo)準(zhǔn)。要燃料電池汽車3~5分鐘加氫，必須要有低溫預(yù)冷裝置來實(shí)現(xiàn)快速加氫。
夏天的時(shí)候，當(dāng)物流車、大巴車在太陽(yáng)直曬下，車上氣瓶?jī)?nèi)溫度會(huì)達(dá)到六七十度，這樣普通加氫很容易超溫。
第五個(gè)問題，中國(guó)現(xiàn)在加氫站非常少，但是國(guó)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(dāng)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(guó)的加氫站給大家拿出來分享一下，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(chǔ)氫容器，就是剛才我們說的98兆帕的容器，而且是1立方，這個(gè)是在全球最先應(yīng)用的，但日本人也要保密，只能我們把這個(gè)公開的媒體照片發(fā)出來。
我的介紹到此。謝謝大家！
（根據(jù)發(fā)言整理，已經(jīng)本人審閱）
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