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(shù)開發(fā)有限公司（簡稱“佳華利道”）首席科學(xué)家黃寶泉帶來的關(guān)于《固態(tài)合金儲氫和低壓加氫技術(shù)的應(yīng)用》主旨演講引起了在場專家的關(guān)注。在他看來，固態(tài)合金儲氫和低壓加氫技術(shù)是契合現(xiàn)階段我國國情的儲氫技術(shù)的重大突破。

佳華利道首席科學(xué)家黃寶泉

氫作為一種清潔燃料, 被認(rèn)為是未來有發(fā)展前景的能源之一。氫的儲存方法有高壓氣態(tài)儲存、低溫液態(tài)儲存和固態(tài)儲存3種，目前國內(nèi)主推的氫燃料電池汽車都應(yīng)用高壓氣態(tài)儲存技術(shù)，壓力為35MPa（日本、美國加州已經(jīng)嘗試推廣70MPa高壓儲氫技術(shù)）。

黃寶泉表示，氫燃料技術(shù)的研究和應(yīng)用必須從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度進(jìn)行深入考量，不僅是儲氫技術(shù)，還包括加氫技術(shù)和加氫站的建設(shè)。而事實上高壓儲氫技術(shù)在國內(nèi)市場推廣仍然面臨不少技術(shù)瓶頸。

“卡脖子”問題阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)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(yè)打造的高壓儲氫系統(tǒng)燃料電池商品車已經(jīng)向市場推廣，但一直沒能有較大范圍的發(fā)展，關(guān)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(shè)成本高，后期運(yùn)營維護(hù)費用大，終端使用成本無法降低。目前國內(nèi)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(shè)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(dá)到70MPa，日供氫500公斤，建設(shè)成本會更高，約為人民幣3000萬元左右，以上提到的建設(shè)成本僅包含設(shè)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(chǎn)出比過低。

另外，達(dá)到70MPa壓力后，對硬件設(shè)施的耐久性是相當(dāng)大的考驗。很多硬件在使用一段時間后便會出現(xiàn)氫氣泄露的現(xiàn)象。

同時，氫氣壓縮機(jī)壽命短，技術(shù)被國外企業(yè)壟斷，價格昂貴，閥體等關(guān)鍵部件同樣依賴進(jìn)口，加氫站后期維護(hù)成本高，直接導(dǎo)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(nèi)設(shè)施管理、人員上崗培訓(xùn)更加重要，國內(nèi)相關(guān)管控措施依然不夠健全。

日本、美國加州的高壓儲氫技術(shù)已經(jīng)推廣多年，具備了相關(guān)核心技術(shù)的研發(fā)、制造供應(yīng)體系，但在我國很多核心技術(shù)仍未突破，“如果這種狀態(tài)下強(qiáng)制推廣，未來中國氫燃料產(chǎn)業(yè)只能為國外企業(yè)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(jīng)濟(jì)的氫燃料汽車應(yīng)用技術(shù)。”

在凌兆蔚看來，推廣使用固態(tài)合金儲氫技術(shù)，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(chǎn)業(yè)逐漸向中國市場的轉(zhuǎn)移，中國市場具備了固態(tài)合金儲氫技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展條件。

明年將進(jìn)行試點應(yīng)用

黃寶泉在美國從事了10余年的儲氫材料合成和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究。他在演講中指出，固態(tài)合金儲氫和低壓加氫技術(shù)已經(jīng)具備了非常成熟的應(yīng)用體系，我國豐富的金屬資源和合金制備能力能保證固態(tài)合金儲氫技術(shù)的推廣。據(jù)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(tài)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(tài)儲氫罐組單元（壓力35MPa，有效儲氫量為9.5kg，體積1295.8L）進(jìn)行舉例對比。結(jié)論顯示，相同體積下，固態(tài)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(zhì)量為高壓氣瓶的3倍。

據(jù)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(fā)的第一臺合金儲氫系統(tǒng)產(chǎn)品，通過測試顯示儲氫質(zhì)量數(shù)據(jù)達(dá)到16.8公斤，未來隨著新材料研發(fā)和制造工藝的成熟，儲氫質(zhì)量密度有望得到更大的提升。

黃寶泉認(rèn)為，固態(tài)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(shù)可實現(xiàn)大于5000次的循環(huán)充放，足夠覆蓋客車使用生命周期，降低用戶運(yùn)營維護(hù)成本。車輛報廢后，合金可回收再利用。

固態(tài)合金儲氫瓶

另外，合金儲氫技術(shù)簡化加氫站建設(shè)過程。固態(tài)合金儲氫技術(shù)僅需要6MPa，不需要向國外進(jìn)口昂貴的隔膜式壓縮機(jī)和其他硬件，只需要常規(guī)20MPa壓力的長管拖車就可以作為加氫站使用，令初始建設(shè)成本降至人民幣700萬元以下。另外，實現(xiàn)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(zhuǎn)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(tài)合金儲氫技術(shù)車輛使用的相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在向國家相關(guān)部門報備之后即可試銷，計劃明年上半年建立應(yīng)用試點，已經(jīng)有多個地方政府明確表示愿意進(jìn)行合作。”

固態(tài)合金儲氫技術(shù)有哪些不足嗎？“有，但可以接受，并且已經(jīng)有明確的改進(jìn)思路和方法。”凌兆蔚表示。固態(tài)合金儲氫技術(shù)相比高壓儲氫技術(shù)，儲存同等質(zhì)量的氫氣，整個系統(tǒng)需要的質(zhì)量會更大、更重，一定程度上減少車輛的續(xù)駛里程，但依然能滿足車輛300公里以上的續(xù)駛里程需求，且系統(tǒng)占用體積非常小，未來第二代系統(tǒng)整體會更輕，將會大大增加車輛續(xù)駛里程。