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11月17日，“2018中外工程師大會暨中國(深圳)氫能與燃料電池高峰論壇”在深圳會展中心舉行。深圳市佳華利道新技術開發有限公司（簡稱“佳華利道”）首席科學家黃寶泉帶來的關于《固態合金儲氫和低壓加氫技術的應用》主旨演講引起了在場專家的關注。在他看來，固態合金儲氫和低壓加氫技術是契合現階段我國國情的儲氫技術的重大突破。
佳華利道首席科學家黃寶泉
氫作為一種清潔燃料, 被認為是未來有發展前景的能源之一。氫的儲存方法有高壓氣態儲存、低溫液態儲存和固態儲存3種，目前國內主推的氫燃料電池汽車都應用高壓氣態儲存技術，壓力為35MPa（日本、美國加州已經嘗試推廣70MPa高壓儲氫技術）。
黃寶泉表示，氫燃料技術的研究和應用必須從全產業鏈的角度進行深入考量，不僅是儲氫技術，還包括加氫技術和加氫站的建設。而事實上高壓儲氫技術在國內市場推廣仍然面臨不少技術瓶頸。
“卡脖子”問題阻礙產業發展
“在我國，能用的氫能電堆是有的，但能跑的氫燃料汽車是少的，為什么？原因是沒有足夠氫燃料讓車跑起來。”佳華利道董事長凌兆蔚對記者說，“兩年前我們與某幾家客車企業打造的高壓儲氫系統燃料電池商品車已經向市場推廣，但一直沒能有較大范圍的發展，關鍵是一些‘卡脖子’的問題沒有解決。”
黃寶泉介紹，主要問題包括加氫站初始建設成本高，后期運營維護費用大，終端使用成本無法降低。目前國內市場推廣的高壓加氫站，加注壓力為35MPa ，日供氫量350~500公斤，初期建設成本需要人民幣1200萬元到2000萬元左右，在日本推廣的高壓加氫站，加注壓力達到70MPa，日供氫500公斤，建設成本會更高，約為人民幣3000萬元左右，以上提到的建設成本僅包含設備采購，安裝和場站土建施工成本，不含土地費用。以日供氫量500公斤的加氫站推算，每天只能滿足不到30臺公交車的加氫需求，投入產出比過低。
另外，達到70MPa壓力后，對硬件設施的耐久性是相當大的考驗。很多硬件在使用一段時間后便會出現氫氣泄露的現象。
同時，氫氣壓縮機壽命短，技術被國外企業壟斷，價格昂貴，閥體等關鍵部件同樣依賴進口，加氫站后期維護成本高，直接導致氫氣終端使用價格居高不下，目前終端氫氣使用成本（含氣體提純）處于40~50元/公斤。
另外，高壓加氫站建成之后，站內設施管理、人員上崗培訓更加重要，國內相關管控措施依然不夠健全。
日本、美國加州的高壓儲氫技術已經推廣多年，具備了相關核心技術的研發、制造供應體系，但在我國很多核心技術仍未突破，“如果這種狀態下強制推廣，未來中國氫燃料產業只能為國外企業打工。”凌兆蔚對記者說，“因此，我們要打造的是最符合中國國情的、最安全的、最經濟的氫燃料汽車應用技術。”
在凌兆蔚看來，推廣使用固態合金儲氫技術，目的就是解決氫燃料汽車上路的最后一個門檻，解決儲氫、加氫的難題。隨著全球氫能產業逐漸向中國市場的轉移，中國市場具備了固態合金儲氫技術產業化的發展條件。
明年將進行試點應用
黃寶泉在美國從事了10余年的儲氫材料合成和結構的基礎研究。他在演講中指出，固態合金儲氫和低壓加氫技術已經具備了非常成熟的應用體系，我國豐富的金屬資源和合金制備能力能保證固態合金儲氫技術的推廣。據悉，常用的儲氫合金有鈦錳系、鑭鎳系、鈦鐵系、鎂系等，其中適合汽車使用的材料主要是鈦錳系。
在演講中，黃寶泉將低壓固態合金AB2儲氫裝置單元（壓力5MPa，有效儲氫量為8.4kg，體積376.9L）與高壓氣態儲氫罐組單元（壓力35MPa，有效儲氫量為9.5kg，體積1295.8L）進行舉例對比。結論顯示，相同體積下，固態低壓合金儲氫裝置，壓力降低為高壓氣瓶的1/7，可有效儲存的氫氣質量為高壓氣瓶的3倍。
據悉，佳華利道針對日行300公里行駛里程需求的9米公交車研發的第一臺合金儲氫系統產品，通過測試顯示儲氫質量數據達到16.8公斤，未來隨著新材料研發和制造工藝的成熟，儲氫質量密度有望得到更大的提升。
黃寶泉認為，固態合金儲氫市場前景廣闊，適用于城市客車、重型卡車、物流車和叉車等。合金儲氫技術可實現大于5000次的循環充放，足夠覆蓋客車使用生命周期，降低用戶運營維護成本。車輛報廢后，合金可回收再利用。
固態合金儲氫瓶
另外，合金儲氫技術簡化加氫站建設過程。固態合金儲氫技術僅需要6MPa，不需要向國外進口昂貴的隔膜式壓縮機和其他硬件，只需要常規20MPa壓力的長管拖車就可以作為加氫站使用，令初始建設成本降至人民幣700萬元以下。另外，實現了簡化后的加氫站，占地面積也僅為500平方米左右。更重要的是，低壓加氫站日供氫量完全取決于長管拖車和加氫口的周轉率，如此一來，加氫的車輛不再需要受限于原來高壓加氫站的日供氫量，終端用戶的氫氣使用成本（含氣體提純）可降低至20~30元/公斤。
凌兆蔚說：“我們申請了固態合金儲氫技術車輛使用的相關企業標準，在向國家相關部門報備之后即可試銷，計劃明年上半年建立應用試點，已經有多個地方政府明確表示愿意進行合作。”
固態合金儲氫技術有哪些不足嗎？“有，但可以接受，并且已經有明確的改進思路和方法。”凌兆蔚表示。固態合金儲氫技術相比高壓儲氫技術，儲存同等質量的氫氣，整個系統需要的質量會更大、更重，一定程度上減少車輛的續駛里程，但依然能滿足車輛300公里以上的續駛里程需求，且系統占用體積非常小，未來第二代系統整體會更輕，將會大大增加車輛續駛里程。
佳華利道首席科學家黃寶泉
氫作為一種清潔燃料, 被認為是未來有發展前景的能源之一。氫的儲存方法有高壓氣態儲存、低溫液態儲存和固態儲存3種，目前國內主推的氫燃料電池汽車都應用高壓氣態儲存技術，壓力為35MPa（日本、美國加州已經嘗試推廣70MPa高壓儲氫技術）。
黃寶泉表示，氫燃料技術的研究和應用必須從全產業鏈的角度進行深入考量，不僅是儲氫技術，還包括加氫技術和加氫站的建設。而事實上高壓儲氫技術在國內市場推廣仍然面臨不少技術瓶頸。
“卡脖子”問題阻礙產業發展
“在我國，能用的氫能電堆是有的，但能跑的氫燃料汽車是少的，為什么？原因是沒有足夠氫燃料讓車跑起來。”佳華利道董事長凌兆蔚對記者說，“兩年前我們與某幾家客車企業打造的高壓儲氫系統燃料電池商品車已經向市場推廣，但一直沒能有較大范圍的發展，關鍵是一些‘卡脖子’的問題沒有解決。”
黃寶泉介紹，主要問題包括加氫站初始建設成本高，后期運營維護費用大，終端使用成本無法降低。目前國內市場推廣的高壓加氫站，加注壓力為35MPa ，日供氫量350~500公斤，初期建設成本需要人民幣1200萬元到2000萬元左右，在日本推廣的高壓加氫站，加注壓力達到70MPa，日供氫500公斤，建設成本會更高，約為人民幣3000萬元左右，以上提到的建設成本僅包含設備采購，安裝和場站土建施工成本，不含土地費用。以日供氫量500公斤的加氫站推算，每天只能滿足不到30臺公交車的加氫需求，投入產出比過低。
另外，達到70MPa壓力后，對硬件設施的耐久性是相當大的考驗。很多硬件在使用一段時間后便會出現氫氣泄露的現象。
同時，氫氣壓縮機壽命短，技術被國外企業壟斷，價格昂貴，閥體等關鍵部件同樣依賴進口，加氫站后期維護成本高，直接導致氫氣終端使用價格居高不下，目前終端氫氣使用成本（含氣體提純）處于40~50元/公斤。
另外，高壓加氫站建成之后，站內設施管理、人員上崗培訓更加重要，國內相關管控措施依然不夠健全。
日本、美國加州的高壓儲氫技術已經推廣多年，具備了相關核心技術的研發、制造供應體系，但在我國很多核心技術仍未突破，“如果這種狀態下強制推廣，未來中國氫燃料產業只能為國外企業打工。”凌兆蔚對記者說，“因此，我們要打造的是最符合中國國情的、最安全的、最經濟的氫燃料汽車應用技術。”
在凌兆蔚看來，推廣使用固態合金儲氫技術，目的就是解決氫燃料汽車上路的最后一個門檻，解決儲氫、加氫的難題。隨著全球氫能產業逐漸向中國市場的轉移，中國市場具備了固態合金儲氫技術產業化的發展條件。
明年將進行試點應用
黃寶泉在美國從事了10余年的儲氫材料合成和結構的基礎研究。他在演講中指出，固態合金儲氫和低壓加氫技術已經具備了非常成熟的應用體系，我國豐富的金屬資源和合金制備能力能保證固態合金儲氫技術的推廣。據悉，常用的儲氫合金有鈦錳系、鑭鎳系、鈦鐵系、鎂系等，其中適合汽車使用的材料主要是鈦錳系。
在演講中，黃寶泉將低壓固態合金AB2儲氫裝置單元（壓力5MPa，有效儲氫量為8.4kg，體積376.9L）與高壓氣態儲氫罐組單元（壓力35MPa，有效儲氫量為9.5kg，體積1295.8L）進行舉例對比。結論顯示，相同體積下，固態低壓合金儲氫裝置，壓力降低為高壓氣瓶的1/7，可有效儲存的氫氣質量為高壓氣瓶的3倍。
據悉，佳華利道針對日行300公里行駛里程需求的9米公交車研發的第一臺合金儲氫系統產品，通過測試顯示儲氫質量數據達到16.8公斤，未來隨著新材料研發和制造工藝的成熟，儲氫質量密度有望得到更大的提升。
黃寶泉認為，固態合金儲氫市場前景廣闊，適用于城市客車、重型卡車、物流車和叉車等。合金儲氫技術可實現大于5000次的循環充放，足夠覆蓋客車使用生命周期，降低用戶運營維護成本。車輛報廢后，合金可回收再利用。
固態合金儲氫瓶
另外，合金儲氫技術簡化加氫站建設過程。固態合金儲氫技術僅需要6MPa，不需要向國外進口昂貴的隔膜式壓縮機和其他硬件，只需要常規20MPa壓力的長管拖車就可以作為加氫站使用，令初始建設成本降至人民幣700萬元以下。另外，實現了簡化后的加氫站，占地面積也僅為500平方米左右。更重要的是，低壓加氫站日供氫量完全取決于長管拖車和加氫口的周轉率，如此一來，加氫的車輛不再需要受限于原來高壓加氫站的日供氫量，終端用戶的氫氣使用成本（含氣體提純）可降低至20~30元/公斤。
凌兆蔚說：“我們申請了固態合金儲氫技術車輛使用的相關企業標準，在向國家相關部門報備之后即可試銷，計劃明年上半年建立應用試點，已經有多個地方政府明確表示愿意進行合作。”
固態合金儲氫技術有哪些不足嗎？“有，但可以接受，并且已經有明確的改進思路和方法。”凌兆蔚表示。固態合金儲氫技術相比高壓儲氫技術，儲存同等質量的氫氣，整個系統需要的質量會更大、更重，一定程度上減少車輛的續駛里程，但依然能滿足車輛300公里以上的續駛里程需求，且系統占用體積非常小，未來第二代系統整體會更輕，將會大大增加車輛續駛里程。
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