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来源:艾邦氢科技网
低温液态储氢技术通过将氢气压缩并冷却至-253℃以下使其液化,显著提高储氢密度并减少体积。此过程中,氢气先被压缩后通过节流阀冷却,经过焦耳-汤姆逊等焓膨胀产生混合液体,通过分离得到高纯液氢,有效地储存在低温绝热的液氢罐中。
液氢储存具有较高的体积能量密度,因此特别适宜于储存空间有限的运载场合,如航天飞机用的火箭发动机、汽车发动机和洲际飞行运输工具等。若仅从质量和体积上考虑,液氢储存是一种极为理想的储氢方式。
优点:
高能量密度:液态氢的质量储氢密度远高于气态氢,常温常压下液氢的密度约为气态氢的845倍,这使得它非常适合用于长距离和大规模的氢气运输。
适用性:特别适合于距离较远、运输量较大的场合,能够满足大规模氢能应用的需求。
缺点:
成本问题:低温液态储氢技术的成本相对较高,包括设备投资和运行成本。
能效问题:液化过程中的能效较低,需要消耗大量能量来冷却氢气至液态。
泄漏风险:存在氢气泄漏的问题,每天的损失可能达到1-2%。
绝热系统:需要复杂的绝热系统来保持低温状态,防止氢气蒸发。
低温液态储氢技术已在美国、日本等国家实现了大规模的商业应用,国际上能够提供商业化液氢装置的公司主要有Praxair、Linde、Air Liquide等。而国内对液态储氢技术的应用主要在军事和航天领域,且已形成完整成熟的液氢应用体系。
针对低温液态储氢技术的问题,国内各大机构和企业突破技术壁垒,推出液态储氢装置或解决方案,推动液氢走向工业和民用。以下整理了20家液氢领域相关的企业,排序不分前后。
一、液氢罐及液氢系统
1. 航天六院101所
中国航天科技集团六院101所是国内最早进行航天氢能利用技术研究的机构,其依托于自身在发展液氢等领域具有一定优势,现已逐步形成了以氢液化装置、液氢工厂、液氢加氢站、车载液氢供氢系统、氢能装备检测等为主的具体业务。
今年5月,航天六院101所自主研制的百公斤级车载液氢系统——“赛道1000”发布。该产品是液氢重卡的核心设备之一,将助力氢能重卡突破1000公里续驶里程,是我国将液氢应用于交通运输领域的重大技术突破。
新一代车载液氢系统采用正向设计和模块化理念,通过储供加流程深度优化整合,构建了液氢气瓶、阀箱、汽化缓冲、控制、承力结构五大模块,零部件全部实现国产化配套,核心技术自主可控。
2. 国富氢能
国富氢能可提供液氢工厂解决方案及储运容器,主要包括8-30吨/天氢液化装置、液氢容器、液氢罐箱、液氢工程EPC等。
氢气液化及核心设备
提供5~30TPD规模的氢气液化工艺包,为氢气的长时间储存和远距离运输提供解决方案。
打通了从水电解制绿氢、氢气净化、氢气纯化、到氢气液化、液氢储存、液氢运输、液氢加注全产业链技术通道。
工程与服务
提供液氢相关的EPC工程服务、调试运行服务、售后保修服务,并提供产业战略及市场动态分析服务,灵活、实用的创新,帮助客户充分利用该领域的每一个机会。
3. 天海工业
天海工业专业从事工业气体和能源气体的储运装备设计、制造及服务。其全新一代自主研发的车载液氢储供系统,主要针对商用重型车双侧向安装方式,采用正向集成化设计,将液氢的储供流程深度整合为左右侧装液氢气瓶和供气系统三大部分。
该车载液氢气瓶的双侧向安装方式较传统重型LNG商用平头车的后背式安装,有效地节省了车头后部空间,实现了重型商用车流线型低风阻车身的设计,有效降低了百公里的耗氢量。
车载液氢储供系统具有工作压力低、储氢密度高、高集成化、长续航、轻量化、安全性能高等优点,其单瓶储氢质量可达41.4Kg,质量储氢密度可达10%,整体储氢系统储氢量达80kg以上,续航里程超1000km。
天海工业最新研制的固定式液氢储罐主要针对液氢工厂、液氢加氢站、终端用户的液氢储存单元,其绝热结构和支撑方案采用公司的发明专利技术,绝热性能优良。
产品采用可靠的临氢材料和管路系统安全设计,配备专用液氢低温阀门及安全附件,合理和易操作的阀门布局设计,产品经测试满足国内外液氢相关标准的性能指标,确保了产品的使用安全可靠。可提供定制5-500立方固定式液氢储罐产品。
此外,其最新研制的移动式40尺液氢罐式集装箱主要针对需要液氢运输的环节,采用可靠的临氢材料和管路系统安全设计,配备专用液氢低温阀门及安全附件,合理和易操作的阀门布局设计;其绝热支撑结构采用公司的发明专利技术,绝热性能优良;并通过了罐箱的静态和动态型式试验,确保了产品的使用安全可靠。运输装备采用容积最大化设计,最大化降低运输成本。
4. 佛吉亚中国
FORVIA佛瑞亚集团旗下的佛吉亚是全球排名前十的汽车技术供应商。通过旗下储氢系统产品线,佛吉亚致力于成为氢能出行领域的全球领军者。
佛吉亚与液化空气集团合作开发的低温液态储氢瓶,结合佛吉亚作为一级汽车供应商的丰富经验以及液化空气集团的低温专业知识,研发出为重型车辆提供高效且具有成本效益的解决方案。
这种储氢技术能存储能量密度更高的液氢,续航里程提高到1000公里范围,是为大规模生产而设计的真空绝热低温储氢方案,限制道路振动引起的热损失。
优势:
提高续航里程,液氢能量密度更高:与70MPa高压气态储氢系统相比,能量密度增加65%。
紧凑的储氢方式使车辆易于集成:与70MPa高压气态储氢系统相比,体积减小40%;仅挂测的两只储氢瓶即可储存约80公斤的氢气。
提供储氢系统设计和解决方案:和拥有低温专业技术的合作伙伴(液化空气)共同设计的系统;车载高压储氢系统公认的产品安全管理技能;内部附件解决方案。
5. 查特中国
查特在液化天然气、氢气、生物气和二氧化碳的捕集及其他应用领域,具备领先的技术和专业的解决方案。
90年代初,查特把成熟的深冷技术引进中国,2004年在我国成立全资子公司“查特深冷工程系统(常州)有限公司”,是全球六大研发和制造中心之一,专业为工业气体、液化天然气和氢气等液化气体提供精良的深冷设备和一站式服务。
1月16日,查特中国国内首批商用液氢储罐发运,标志着我国商用液氢储运领域关键装备技术实现重大突破,填补了国内商用领域的空白。
据悉,查特中国在实现商用液氢储罐开发的同时,还对运输过程中需要的罐式集装箱、槽车、液态加氢站、车载燃料瓶等项目进行了相关研发,提高了产品的安全性和性能,并逐步完善功能。
6. 中科富海
中科富海毕六十年低温工程技术于一役,掌握了液氢制取、储运与加注等方面核心工艺与技术,是少数能制备透平膨胀机的企业之一。
在中国争取2060年前实现碳中和的目标号召以及液氢重要性日渐凸显的背景下,中科富海通过积极布局氢能产业,并快速取得一系列成果,奠定了自身在液氢制取、储运与加注等液氢应用核心领域的行业领先地位。
中科富海绿色氢能应用系统解决方案
5吨/天氦制冷大型氢液化装置
中科富海5吨/天大型氢液化装置采用氦制冷循环来获得20K的制冷能力,选择卧式冷箱结构,采用连续正仲氢转化方式,优化换热器结构、透平膨胀机、低温自控阀、安全阀、相连管道的布置。各部件布置合理、安装方便、高真空多层绝热漏热小、不同温区部件相互之间无热应力、整体漏率优于5×10-8Pa•m3/s的低温冷箱总成。
该装置是中科富海第二套5吨/天大型氢液化装置,标志着中科富海已完全掌握自主知识产权的大型氢液化装备设计、制造、集成技术,核心部件及设备已实现国产化,具备生产标准系列化氢液化装备及非标定制化氢液化装备产品能力,可满足我国未来大规模氢气液化的需求。
5吨/天大型氢液化装置冷箱
中科富海“5吨/天氢液化器大型卧式冷箱”核心设备,由中科院理化所设计、中科富海公司生产制造,漏率优于10-8Pa.m3/s,外形尺寸长14.7m×宽6m×高5.4m。采用具有自主知识产权的真空超级绝热技术、超级绝热支撑技术、低温管道柔性补偿技术。
该装置集成了氢透平膨胀机、高效低漏率低温换热器等核心部件,整体性能均优于设计指标。“5吨/天氢液化器大型卧式冷箱”核心装备的产品研发得到了科技部国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术重点专项”——“液氢制取、储运与加注关键装备及安全性研究”项目的重大支持。
7. 中集安瑞科
今年年初,中集安瑞科旗下张家港中集圣达因低温装备有限公司研制的国内首台商用液氢罐车成功下线。这标志着我国在商用液氢储运领域实现了关键技术和关键装备的重大突破,彻底打破了国际垄断局面。
3月,由中集圣达因设计开发的国内首台商用液氢球罐在安徽阜阳正式开工。据悉,该项目中的液氢球罐为双层真空球形容器,总容积400立方米,液氢装载量可达25吨以上,是国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项“液氢制取、储运及加注关键装备及安全性研究”项目中的核心装备之一。
8. 中科清能
河南中科清能科技有限公司由中国广核集团牵头,联合河南投资集团、郑州国家中心城市产业发展基金股份有限公司、巩义市国有资产投资经营有限公司、合肥综合性国家科学中心能源研究院等产业链优势资源方共同发起设立。
中科清能的业务包括液氢、氢液化设备以及低温装备的销售。其中氢液化装备包括1-5TPD氢液化装置和10-100TPD氢液化装置;低温装备包括氦制冷机(200-2000W@20K 100-2000W@4.5K 及定制机型)和氦液化装备(20-500L/H 及定制机型其他定制化低温设备)
9. 未势能源
未势能源推出“木星”车载液氢储氢系统,单瓶储氢质量高达80kg以上,液氢系统质量储氢密度≥8wt%,续航里程超1000km,已在中国航天研究所、中国特检院等权威机构,完成了跌落、振动等关键性试验,综合性能达到先进水平。
此外,其配套长城汽车“新长征1号液氢重卡”已完成了全套路试验证,高能量密度和高效的储运效率,为氢能商用车长途运输场景提供了强有力的支持。
大容量车载液氢系统:超大容量 系统高智能化、高集成化设计。
储氢:30~80 kg
液氢气瓶蒸发率:≤3%d
液氢瓶储氢质量密度:≥10wt%
系统储氢质量密度:≥8wt%
系统供氢压力:1.87 MPaG(可定制)
10. 奥扬科技
奥扬科技是车载天然气供气系统(LNG、CNG)和车载供氢系统(CH2、LH2)都处于行业领先地位的集成厂商,其优势产品LNG车载供气系统和CNG车载供气系统在全球拥有广泛的客户基础。
奥扬科技在去年发布的大容积车载液氢瓶“青鸟#1”,这款车载液氢瓶采用轻量化设计,质量储氢密度达10wt%以上,系统匹配优化,续航里程可达1000公里以上,打破了原有的氢能重卡应用半径壁垒,极大丰富了氢能重卡的应用场景。
奥扬科技“青鸟1#”液氢瓶
11. 蜀道装备
四川蜀道清洁能源集团有限公司,针对多能互补的专题科研项目开展氢能试点项目工作。蜀道装备在制氢、储氢、运输装备研发制造上具有核心竞争力。
蜀道装备先后已取得了尾气制氢、氢液化、液氢储罐和加氢站等多项专利,参与编制了加氢站成套设备、低温冷箱设计和运行安全等多项技术规范及相应标准,是国内较早具备制氢、氢液化、氢储运与加注、加氢站建设等工艺技术、装备加工制造一站式解决方案的企业。
今年3月,蜀道装备氢能工程技术研发中心正式挂牌成立,进一步发挥在深冷领域的技术优势和工程经验,以氢液化技术为核心,聚焦氢储运、氢制取和氢加注等关键领域,在技术、产品、工艺、工程、服务模式等方面不断创新。
蜀道装备氢能装备制造基地
12. 同尘和光低温科技
陕西同尘和光低温科技有限公司是陕西氢能产业链主企业陕西维纳数字科技股份有限公司,联合西安交通大学教授共同成立的技术转化型公司。
公司主要聚集氢液化、高效储存、输送及氢安全的技术研发,致力于解决液氢储运及应用技术开发。目前公司已掌握氢液化技术,可以自行设计研发中小型液氢罐、液氢加注系统及液氢燃料供应系统等。
5L-600L液氢罐设计、生产及销售
13. 洛达氢能
洛达增材制造技术与液氢储运解决方案
低温双层球罐:由洛达PAW-CMT增材制造技术制造同时采用了MLI反射屏蔽层技术
安全可靠:双层储罐由PAW-CMT增材制造方法一次性成型,不需要拼接装配焊接工艺,无焊缝缺陷与泄露风险。
超大尺寸:该储氢罐使用 PAW-CMT增材制造平台使用通过独特的技术几乎没有打印尺寸限制,可支持25米级的球罐制造。
低温保护层:使用 LUDOA 微弧氧化技术在液氢储罐内壁原位形成致密的刚玉涂层来保护罐体免受多种伤害。(主要成分是氧化铝,具有极高的耐磨性,耐化学腐蚀性,电绝缘性与耐温性)。
移动部署:将复杂的供应链体系与数个工厂转变为一个可移动增材制造平台以支持产品现场制造,免去了大型储罐所需的昂贵运输过程。
耐低温:独特的 PAW-CMT 支持使用专门开发的耐低温铝合金在 -260℃C下依然保持惊人的韧性与强度 。
液氢运输罐:ISO 标准集装性设计易于运输与吊装双层真空保温结构适合长距离运输
液氢燃料罐:液氢燃料罐能真正满足重型卡车长距离运输对能量的需求(40吨,1000公里)
14. 杭氧集团
杭氧是国内最早从事氢液化研发的公司之一,致力于开发制氢、储氢、氢液化相关技术及单元部机,拥有成熟的氢气提纯技术储备,具备氢液化全流程技术设计能力。
10月16日,杭氧自行研制的100m³卧式液氢高真空绝热贮槽成功发运,取得了液氢储运装备的关键性突破。
杭氧首台液氢贮槽成功发运
杭氧严格按照国内液氢压力容器专项技术要求最新T/CATSI 05006-2021标准研制,以高精度制造的工艺、超低蒸发率和极高的可靠性满足高端装备的需求,产品性能达到国际先进水平;卧式设计和稳定的绝热系统,保障液氢在储存与运行过程中的极高纯度和极低损耗。
二、液氢相关配套
1. 兰石集团
由中国石油大学(华东)与兰石装备公司联手,历经两年潜心钻研,成功研发出国内首台拥有完全自主知识产权的45MPa离子液体氢气压缩机。
经测试该压缩机排气压力可达45MPa,额定流量达515Nm/h @12.5MPa,各项性能指标均符合设计要求。填补了国内高端离子液氢气增压装备领域的空白,更为我国氢能产业的蓬勃发展注入了强劲动力。
2. 中泰深冷
中泰深冷是一家深冷技术工艺设备及解决方案提供商,主营深冷技术设备的开发、设计、制造和销售。核心制造产品为冷箱及成套装置、板翅式换热器,具体包括LNG成套装置、深冷净化(液氮洗)装置、焦炉气回收制LNG冷箱、轻烃回收冷箱、PDH冷箱、空分设备冷箱、乙烯冷箱及板翅式换热器等。
中泰深冷主营深冷技术设备,并为客户提供深冷技术解决方案。深冷技术设备系在低温条件下(-100℃~-269℃)通过传热、传质方法,对介质进行液化、净化或分离操作的高效节能工艺设备,广泛应用于能源、化工、冶金以及电力等国民经济基础性行业。根据应用领域的不同,其深冷技术装置可分为以下几类:
3. 厚普股份
厚普股份作为国内清洁能源加注领域的龙头企业,自2013年起就积极开展氢能相关领域业务。在液氢领域厚普股份正逐步从核心零部件、船舶应用等领域进行深耕。
在核心零部件方面,公司积极探索液氢技术的应用,旗下安迪生公司及科瑞尔公司公司已掌握液氢枪、液氢流量计、液氢泵、液氢真空绝热低温管、液氢空温式汽化器、液氢水浴式换热器、液氢泵池等技术,积极推动了我国液氢加氢站的应用与发展。
在船舶应用方面,公司联合研发了船舶液氢供气系统,可以实现氢在液化状态下的储存和应用,将进一步提升液氢储存量,减少资金成本,以进一步巩固公司的核心竞争力。
4. 富瑞特装
张家港富瑞特种装备股份有限公司成立于2003年,是专业从事天然气液化、储存、运输、装卸及终端应用全产业链装备制造、能源运营服务、高端能源装备制造及氢能源核心装备制造的供应商。
富瑞特装在深耕LNG全产业链的同时,开拓更多的氢能和燃料电池产业链相关产品。除目前量产的高压车载氢阀外,正积极研发氢燃料电池车用的液氢供氢系统、增湿回路等核心零部件,并衍生开发液氢产业链的关键装备及部件。
富瑞特装自主研发的多种规格液氢用低温止回阀、液氢用低温紧急切断阀、液氢用低温截止阀于2023年顺利通过特种设备型式试验并取得中国特种设备检测研究院颁发的特种设备型式试验证书。
图源:富瑞阀门
5. 玖鼎机械
新乡市玖鼎机械有限公司成立于2004年,公司聚焦新能源领域,围绕气气能源为主线。是集研发,生产销售为一体的综合性服务企业,高新技术企业,高新成果转化企业。
液驱增压泵
气缸耐磨耐高温:超高硬度(1400HV)、极致的光洁度≤0.1μ、弹性模量及热膨胀系数更优
绝不漏油:更可靠的密封,独创的负压回收检测系统,配备高压气液分离缓冲罐,双重保障
更少的氢气泄露:极致的加工能力,核心零件公差<0015mm,得到验证的可靠气密封,更加适配的核心零部件
增压过程不受污染:密封摩擦系数小,配备已验证的高精度过滤器
同等能耗,排量更足:更小的间隙余量,光洁度高、摩擦系数小,高压气侧距离单向阀距离近,减少气体损失
高效降温:螺旋导流水冷换热系统,换热更均匀、更充足,采用耐氢脆专用铝合金,散热程度高
售后维修,省钱省力:模块化产品设计,维修成本低零件轻量化,更省人力现场维修,节约时间
6. 星翼空间
北京星翼空间技术有限公司成立于2019 年,是一家集航空航天配套设备研发及制造、树脂基复合材料研发及制造、压缩机产品设计研发及制造于一体的优秀“国家高新”民营企业。
"星翼空间”致力于隔膜压缩机产业的发展,已平稳、有序的承接了“京城压缩机”的技术、工艺、质量、装配等骨干人员,利用“京城压缩机”的车间用于隔膜压缩机的生产、制造、试验,实现了“京城压缩机”隔膜压缩机产业的延续,2020年公司专门成立了氢能压缩机研发中心。
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