我国氢能技术发展现状和趋势(三)
来源:冶金技术网 发布时间:2022年06月20日点击数:

  三、“十四五”重点突破的技术方向及发展目标

  氢气制备方面,现阶段,我国碱性电解水制氢技术已经实现国产化,掌握了大型化单槽制造技术,处于国际领先水平。质子交换膜电解水制氢技术中,隔膜、电极及催化剂等关键技术装备尚未实现国产化,与国际先进水平存在一定的差距。高温固体氧化物电解制氢、太阳能光解水制氢等其他可再生能源制氢技术大体与国际研究阶段同步。“十四五”期间,应对质子交换膜电解水制氢技术、高温固体氧化物电解制氢技术、太阳能光解水等新型制氢技术的关键材料、技术装备进行集中攻关,提供绿色低碳氢源的重要保障基础。可再生能源电解水制氢集成技术方面,我国尚未有兆瓦级可再生能源电解槽长时间运行经验,缺乏功率控制、动态响应、控制策略等方面的研究及实际运行。“十四五”期间,应结合不同制氢技术适用场景,鼓励开展可再生能源制氢综合能源系统关键技术应用、集成设计优化、协同耦合调控的示范试验,力争到2025年实现可再生能源-氢能综合系统工程应用。

       氢气储运方面,我国在固定式高压储氢技术方面处于国际先进水平,需要进一步提高输运用高压气态储氢的储氢密度和单车运氢量;在天然气管道掺氢、纯氢管道输运技术和工程示范等方面与国外主要国家存在差距;低温液态储运技术在核心设备和部件大型化、集成应用规模化等方面存在差距,有机液氢技术、固态储氢技术处于小规模示范试验阶段,总体与国际保持同步水平。针对我国在氢储运技术方面存在的差距与不足,“十四五”期间,应鼓励突破自主化氢气储运关键技术,在50MPa气态运输用储氢技术、低温液氢储运技术、固态氢储运技术及有机液体氢储运技术等方面部署了关键技术装备集中攻关重点任务;针对适用于规模化氢储运的纯氢/掺氢天然气管道输送及氢液化技术开展示范试验,力争到2025年建成掺氢比例3%~20%,最大掺氢量200Nm³/h的掺氢天然气管道示范项目。

       燃料电池方面,我国的燃料电池技术在能源领域的技术储备和工程应用相对薄弱。部分电堆材料、核心部件研发应用已经取得了显著进展,但尚未经过长时间工程验证。此外,在热交换器、预重整器等辅机装备,电堆集成设计优化,系统长期运行性能保证及可靠性等三方面仍然待进一步开展攻关和示范研究。“十四五”期间,应针对能源领域应用场景,以进一步提高燃料电池技术成熟度、优化设计结构、积累运行经验、推广先进工程应用为目的,开展不同燃料电池本体技术的集中攻关和集成设计优化,推动燃料电池向大规模、高效率方向发展并实现固定式发电、分布式功能等应用,力争到2025年实现固定式燃料电池发电系统示范。

       氢气加注方面,我国在加氢站关键技术方面与国际存在一定差距。虽然在35MPa等级加氢关键装备方面已经取得了一定的突破,但可靠性及耐久性需要进一步验证和提高,且国际上主流建设的70MPa等级加氢站关键技术装备方面,我国处于研发阶段,尚未实现工程应用。“十四五”期间,应针对我国在35MPa和70MPa等级加氢站关键装备尚存在短板的问题,部署70MPa加氢机、满足35MPa/70Mpa等级加氢站的压缩机、涉及性能评价和控制技术、加氢装备核心零部件的示范试验,旨在以示范工程推动国产化技术水平的提高,力争到2025年实现加氢站关键部件国产化。

       氢安全防控及氢气品质保障方面,我国在氢气泄漏检测、安全测试评价、检测试验能力等方面均与国外存在较大差距。针对这一问题,“十四五”期间,应开展临氢环境下临氢材料和零部件氢泄漏检测及危险性试验研究,氢气燃烧事故防控与应急处置技术装备研究;在氢气品质保障方面,考虑到未来一段时期内,副产氢仍然是我国主要的氢源,“十四五”期间,应鼓励开展工业副产氢纯化关键技术研究。

  四、氢能科技发展展望

       氢能技术是近年来被广泛关注的战略性新兴能源技术,氢能产业链涵盖制、储、运、用四个环节。积极推动氢能技术研发应用,一是符合我国能源转型的必然要求,二是对协同带动能源全产业链发展、强链延链具有重要意义。未来应持续推动氢能制、储、运、用全产业链技术创新,协同推动上下游产业链共同发展:一是聚焦氢气制备关键技术,突破适用于可再生能源电解水制氢的各类电解水制氢关键技术,推动多能互补可再生能源制氢集成关键技术研发应用,开展多应用场景可再生能源-氢能的综合能源系统示范;二是聚焦氢气储运技术,开展气态、液态、固态氢储运关键技术研究,开展掺氢/纯氢天然气管道及输送关键设备安全可靠性研究,研发规模化氢存储示范装置;三是聚焦燃料电池设备及系统集成关键技术,开展高性能、长寿命不同技术路线的燃料电池技术研究,开展多场景下燃料电池固定式及分布式功能示范应用。