首車高質量燃料電池用氫氣順利出廠。

文/圖　半島全媒體記者　魏軍

8月5日,中國石化所屬青島煉化首車300公斤燃料電池用氫正式出廠,運往西海岸新區紅石崖加氫站,標志著山東省“十四五”氫能重大示范試點項目——青島市氫能資源基地項目初期工程順利投用。這是青島煉化首次實現燃料電池用氫工業化生產,解決了青島市燃料電池用氫的來源問題,將促進山東氫能產業發展,助力打造“東方氫島”。

提前5個月電池用氫出廠

青島煉化工業副產氫氣資源豐富,自2020年以來,該公司積極參與氫能開發和項目建設,加大技術攻關力度,提前5個月實現青島市燃料電池用氫工業化生產,“讓青島的車用上了青島的氫”。項目初期工程日供氫氣430公斤,可為青島市西海岸新區加氫站提供燃料電池用氫。目前,青島煉化正加快推進項目后期工程建設,預計年底年產能將達2250噸,2023年年產能達到4500噸,屆時可滿足青島市“十四五”期間規劃建設的全部加氫站供氫需求。

據悉,中國石化是國內最大的氫氣生產企業。目前氫氣年生產能力超350萬噸,占全國氫氣產量的14%左右。已在燕山石化、廣州石化、海南煉化和高橋石化建成4套氫純化裝置,正在加快推進津魯滬粵等重點地區氫能生產供應項目,進一步促進供燃料電池車用氫產銷一體化。中國石化將持續加大氫能領域投資力度,全面推進氫能全產業鏈快速發展,引領我國氫能產業高質量發展。

全部指標大幅優于國標

其實早在7月23日,一份檢測報告從黃浦江畔的中國上海測試中心傳至位于青島市西海岸新區的中國石化青島煉化公司。報告顯示,青島煉化公司試產燃料電池氫氣的純度指標大于99.998%,雜質含量均在上限指標的50%以下甚至更低,全部15項指標大幅優于國家標準。這意味著,至此,青島市結束了無工業化燃料電池氫氣生產的歷史,青島煉化公司成為本市第一家燃料電池氫質量合格的工業企業。

中國上海測試中心是國家科技部批準建立的國家級分析測試中心,是我國權威的燃料電池氫氣質量測試分析單位,具有向社會出具法律效力分析報告的資質。7月15日,該中心派專業人員到青島煉化公司燃料電池氫項目試生產現場進行采樣,并將樣品帶回上海。歷經一周的測試分析,樣品中的氫氣純度、雜質含量等共15項指標全部優于國家標準。這一結果為實現“青島的車加上青島的氫”奠定了堅實可靠的資源基礎。

一場迫在眉睫的能源革命

在碳中和目標確定以后,中國進入了全新的“減碳模式”。氫能時代也漸行漸近,不再是遙不可及的未來。

氫能作為零碳能源,是人類能源的終極解決方案和能源革命的重要方向。氫不僅是宇宙中最為豐富的元素,還具備極具競爭力的能量密度,單位質量的熱值約是煤炭的4倍,汽油的3.1倍,天然氣的2.6倍。相比電力,可存儲的氫可以實現跨時間及地域的靈活運用。以綠色港口場景為例,以年吞吐量300萬標準箱測算,使用氫能每年可減少二氧化碳排放約2萬噸,減少二氧化硫排放約697噸。因此,在全球能源轉型過程中,氫是最佳的碳中和能源載體。

短時間內不會應用于私家車

8月5日上午,在青島西海岸新區中國石化青島煉化公司,隨著裝滿一車氫氣的長管拖車駛出,青島自產首車高質量燃料電池用氫氣順利出廠,這標志著以后青島的車直接可以用上青島的氫,青島向著“東方氫島”又邁進了一大步。

現場探訪青島氫制作過程

青島煉化公司發展計劃部物流主管劉冬琪給記者介紹:“這是一個長管拖車,是氫氣行業專用的一種車型,它有六個管,最多能裝4000多立方的氫氣,換算成重量的話,實際上就是300公斤到400公斤。這么一車氫氣,能給我們十多輛公交車提供氫能源。我們這里即將成為青島市第一家氫能源的供應基地,我們要讓青島的車,用上青島自己產的氫氣。以前,我們都是從濱州和淄博那邊,跑很遠的路去運輸氫氣,物流鏈成本比較高。”

青島煉化公司煉油三部設備工程師李柏楠介紹說:“咱們這個氫氣,現在是分為三種:藍氫、灰氫和綠氫。現在要用氫能源,要求的是用藍氫。我們的藍氫是通過對苯乙烯尾氣的提純形成的,它里面原本氫含量很高,在70%到80%之間。以前,只是作為燃料燒掉了。現在,我們通過一個提純工藝,對苯乙烯尾氣加工提純之后,氫氣程度就達到了我們氫能源的要求,可以作為燃料電池氫使用。”

豐富的化工副產氫資源,正是青島當前搶占氫能產業風口的先天優勢。青島煉化公司煉油三部工藝工程師孫宏強說:“現在技術要求很高,燃料電池氫指標要求純度在99.97以上,水和氧氣的雜質含量要求也非常高,我們通過新的一套反應器進行加工,把工業氫中的氫雜質的含量降到了燃料氫電池的標準,我們的指標遠遠高于國家標準。”

西海岸氫能源公交已開跑

早在2021年1月28日,青島首條氫能源公交運行線在西海岸新區開通,運營50輛全新氫能源公交車。氫能源汽車就是以氫氣作為主要能量來運行的汽車。傳統汽車的引擎需要加入柴油或汽油來運行,而氫能源汽車需要加氫。傳統汽車的核心是引擎,氫能源汽車使用的是氫燃料電池,也就是氫燃料電池和電動機。

“氫燃料電池,不是傳統電池,它是一個有質子交換膜的裝置,也有正極和負極,中間有電子液,氫氣配合氧氣在質子膜中間進行交換,形成電流。質子交換膜的技術在慢慢突破,國內外都有制造企業。”青島煉化發展計劃部副主任尹雅棠介紹,氫氣注入燃料電池中會與氧氣發生反應,反應中氫的電子被質子交換膜阻隔,因而必須通過外電路從負極傳導到正極,這樣就有了電流的產生,驅動電動機。

加氫氣的車一次能跑多遠?正常一般是一車能裝20公斤氫,百公里大概是7公斤的氫,一次加滿的話差不多能跑200多公里。

慢慢加強加氫站的建設

氫能源剛剛起步,主要應用于一些近距離的場景,它不會應用到很遠。尹雅棠介紹說,因為現在加氫站的個數比較少,很多氫能源只能在這種園區內使用,比如說叉車、園區內的電瓶車。

尹雅棠說:“在城市內建一個加氫站,需要一個很大的場地,現在初步計劃借助于中石化現有加油站,開拓出一項加氫服務,未來肯定會慢慢加強加氫站的建設,現在一切都還是處于起步階段。”

氫氣短時間不會應用于私家車。現在氫燃料電池主要用于柴油車。柴油車需要的動力很大,燒柴油污染也很大,所以一般就會把這種車改成氫燃料電池車。另外,氫氣燃料也應用于一些碼頭塔吊上,山東港口青島港全自動化碼頭二期采用全球首創的氫動力自動化軌道吊,利用的正是化工企業提純后的工業氫,將氫收集起來作為動力,大大減少港口的碳排放。

■觀察　發力氫能青島有優勢　布局實現“東方氫島”

在青島國際院士港,甄崇禮院士領銜的氫能與燃料電池技術實驗室、氫能與燃料電池系統關鍵零部件制造兩個項目,被納入《山東省氫能產業中長期發展規劃(2020—2030年)》,成為山東省“十四五”期間氫能產業重大示范試點項目；燃料電池系統已進入整車應用測試。

美錦能源在西海岸新區投資100億元建設美錦氫能科技生態園,包括氫能商用車整車、膜電極、燃料電池電堆和系統、燃料電池分布式能源等項目。

中車四方股份公司研發成功國內首列氫能有軌電車；西海岸新區已啟動氫能公交示范項目,并配套建設加氫站；平度市同和高新區青島氫航動力有限公司氫能源無人機已投產下線,青島漢河氫能電源續建項目正在建設；總投資40億元人民幣的德國FCP公司氫燃料電池研發及生產項目落戶萊西經濟開發區……在氫能產業發展方面,許多氫能大項目已經落戶青島。

早在2020年12月14日,青島市人民政府新聞辦公室就《青島市氫能產業發展規劃(2020-2030年)》主要情況這一主題召開專題發布會。《規劃》基準年為2020年,規劃期限為2020～2030年,主要包括發展環境、總體要求、空間布局、重點發展任務和保障措施等5大部分。

從環境來看,青島市擁有海灣化工、金能科技、青島煉化、麗東化工等工業副產氫企業,港口、物流運輸、供熱、發電等應用場景眾多。擁有眾多科研實力雄厚的能源領域研究機構。另外,青島市重點發展產業方向之一也是新能源汽車產業。已建成青島(即墨)汽車產業新城等新能源汽車技術研發集聚區5個重點園區。

為逐步實現“東方氫島”的總體發展目標。規劃要求推進氫能產業集成創新、燃料電池汽車、氫能港口、氫能小鎮等應用示范項目建設,初步建成國內知名的氫能產業集聚區和示范區。還要在交通、物流、發電、供熱等領域全面應用氫能,實現“東方氫島”的總體發展目標。