隨著氫能應(yīng)用的逐步推進(jìn)與深化，加氫站作為我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施迎來發(fā)展機(jī)遇期?！豆?jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》規(guī)劃，我國(guó)加氫站的建設(shè)目標(biāo)是到2025年至少1000座、到2035年至少5000座。

按照氫氣供應(yīng)方式分類，加氫站可分為外供氫加氫站和站內(nèi)制氫加氫站。目前國(guó)內(nèi)已建成的加氫站中采取站外供氫模式的約占90%，并且以長(zhǎng)管拖車搭載20MPa管式集裝箱運(yùn)氫為主。然而長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸?shù)木窒扌院湍壳皣?guó)內(nèi)儲(chǔ)運(yùn)裝備當(dāng)前技術(shù)水平，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，并且裝卸載時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)輸效率低、成本高，綜合能效不理想，使得加氫站的氫氣保供與價(jià)格問題越來越突出，外供氫加氫站槍口加注成本居高不下，極大影響下游氫車運(yùn)營(yíng)成本。

面對(duì)“建了沒車要虧本，不建沒氫難發(fā)展”的兩難境地，加氫站運(yùn)營(yíng)商開始更多的嘗試站內(nèi)制氫加氫站一體站方案。一體站是采用“分布式制氫+站內(nèi)加注設(shè)備”提供穩(wěn)定氫源的氫氣供應(yīng)方式。相對(duì)于傳統(tǒng)的站外制氫，一體站的流程及主要設(shè)備更加簡(jiǎn)約。它省去了氫氣運(yùn)輸成本，避免了高壓卸氣、加氣、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全隱患，同時(shí)可作為加氫母站向周邊加氫站供氫，幫助“氫荒”地區(qū)解決氣源供應(yīng)問題。

但制氫加氫一體站仍然是占地面積較大的固定式的加氫站。對(duì)于一些用氫量較小，占地面積要求較高，外供氫較難達(dá)到的用氫場(chǎng)景（例如工業(yè)園區(qū)內(nèi)部的小量用氫，偏遠(yuǎn)山區(qū)的小量用氫場(chǎng)景等），上述加氫站均難以適配。

為此，上海羿弓氫能科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“羿弓氫能”）與廣州高新區(qū)能源技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“研究院”）聯(lián)合開發(fā)可移動(dòng)制加氫一體機(jī)裝設(shè)備。該產(chǎn)品具備尺寸緊湊、占地面積小、靈活可移動(dòng)、成本低、安全性好、保障性高、運(yùn)維便利等諸多優(yōu)勢(shì)。

本次項(xiàng)目已交付至廣州高新區(qū)氫能科技園做示范性應(yīng)用，滿足科技園實(shí)驗(yàn)室測(cè)試氫燃料電池車用氫需求。可移動(dòng)的制氫加氫一體機(jī)，能夠靈活地布置在園區(qū)內(nèi)，占地僅2個(gè)轎車車位面積，同時(shí)能夠滿足園區(qū)內(nèi)用氫需求、投入成本低。該項(xiàng)目后續(xù)計(jì)劃復(fù)制推廣至現(xiàn)代能源集團(tuán)規(guī)劃中的數(shù)十座綜合能源站，為廣州市推廣氫燃料電池汽車提供重要保障。

羿弓氫能制加氫一體機(jī)

本次聯(lián)合所開發(fā)的制加氫一體機(jī)項(xiàng)目是針對(duì)分布式用氫需求，集制氫、增壓、加氫等功能于一體的小型機(jī)設(shè)備。該設(shè)備主要由制氫及純化系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、加注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等組成。產(chǎn)品機(jī)尺寸極其緊湊，并可移動(dòng)，便于靈活布置。

制加氫一體機(jī)所用制氫設(shè)備為PEM電解水制氫設(shè)備。PEM制氫采用的是質(zhì)子交換膜固體電解質(zhì)，產(chǎn)生的氣體無需進(jìn)行脫堿處理，且分子級(jí)微孔的離子膜厚度很小，不易產(chǎn)生氫反滲透。PEM型只需要純水，不需任何添加物，沒有腐蝕性液體，從而對(duì)環(huán)境無污染，同時(shí)氣體純度也高。PEM電解水制氫的系統(tǒng)響應(yīng)速度快，適應(yīng)動(dòng)態(tài)操作，這非常適用于可再生能源如風(fēng)能、太陽能輸電的不均勻性、間歇性、波動(dòng)性。

制加氫一體機(jī)所用壓縮設(shè)備為羿弓氫能研制的液驅(qū)隔膜壓縮機(jī)。首創(chuàng)“液驅(qū)+隔膜”設(shè)計(jì)方案：產(chǎn)品采用高壓柱塞泵提供壓力源，代替了傳統(tǒng)的曲柄連桿+活塞、皮帶傳動(dòng)，并通過高頻換向閥驅(qū)使膜片進(jìn)行氣體壓縮，產(chǎn)品性能、壽命、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性均位于行業(yè)領(lǐng)先水平。“液驅(qū)隔膜式”氫氣壓縮機(jī)在壓縮過程中有效保證氣體絕對(duì)潔凈，單級(jí)壓縮即可實(shí)現(xiàn)大于10的壓縮比，適應(yīng)“頻繁啟停、冷態(tài)開車、帶載啟?！钡膰?yán)苛工況。液驅(qū)隔膜壓縮機(jī)的特點(diǎn)，使其十分適配制加氫一體機(jī)，大大降低了制氫設(shè)備與壓縮機(jī)之間的緩沖容器需求。液驅(qū)隔膜壓縮機(jī)體積小巧、占地面積小、重量輕，有助于一體機(jī)的集成化。

圖片制加氫一體機(jī)所用加氫設(shè)備為TK16加氫槍，為提高一體機(jī)的集成度，沒有使用現(xiàn)成的加氫機(jī)產(chǎn)品，而是將加氫槍、拉斷閥、流量計(jì)、控制閥門等集成到一體機(jī)上，從而保證一體機(jī)體積小。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

01、利用綠電電解制氫，氫氣純化后，進(jìn)行增壓，輸送并保持氫氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，保證電解槽安全、平穩(wěn)運(yùn)行；并為下游氫燃料電池車加氫提供氣源。

02、制氫系統(tǒng)采用質(zhì)子交換膜電解槽，具備10Nm3/h的產(chǎn)氫能力。氫氣純度應(yīng)滿足GB/T 37244-2018 《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》。

03、壓縮系統(tǒng)使用隔膜式氫氣壓縮機(jī)，排氣壓力達(dá)45MPa，排氣溫度不超過40℃（冷卻后），排量達(dá)10Nm3/h@吸氣2.0MPa。

04、加注系統(tǒng)配備加氫槍，具備計(jì)量功能，具有對(duì)車輛高壓氫氣系統(tǒng)的氫氣加注功能，軟件上控制系統(tǒng)包含加氫系統(tǒng)的控制。

05、安全監(jiān)控系統(tǒng)包括氫氣探測(cè)器、火焰探測(cè)器和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并完成對(duì)可燃?xì)怏w泄漏、火焰探測(cè)及環(huán)境溫度檢測(cè)、區(qū)域和聲光報(bào)警，具備報(bào)警聯(lián)鎖關(guān)斷控制功能。

結(jié)語

隨著我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，氫氣需求加大，制取、儲(chǔ)運(yùn)、使用之間的矛盾越來越突出，對(duì)新的供氫模式的需求越發(fā)迫切。而分布式制氫的方式，正好可以解決氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本過高、基礎(chǔ)設(shè)施缺乏等問題，是近中期最為適合的氫源解決方案之一。而制加氫一體機(jī)產(chǎn)品因其靈活的布置方式、快速響應(yīng)的制氫特點(diǎn)，能夠很好地補(bǔ)充分布式制氫用氫場(chǎng)景的需求，將成為分布式制氫用氫領(lǐng)域的關(guān)鍵拼圖。