“东方氢岛”逐步推进中 首车燃料电池用氢出厂

文/图　半岛全媒体记者　魏军

8月5日,中国石化所属青岛炼化首车300公斤燃料电池用氢正式出厂,运往西海岸新区红石崖加氢站,标志着山东省“十四五”氢能重大示范试点项目——青岛市氢能资源基地项目初期工程顺利投用。这是青岛炼化首次实现燃料电池用氢工业化生产,解决了青岛市燃料电池用氢的来源问题,将促进山东氢能产业发展,助力打造“东方氢岛”。

提前5个月电池用氢出厂

青岛炼化工业副产氢气资源丰富,自2020年以来,该公司积极参与氢能开发和项目建设,加大技术攻关力度,提前5个月实现青岛市燃料电池用氢工业化生产,“让青岛的车用上了青岛的氢”。项目初期工程日供氢气430公斤,可为青岛市西海岸新区加氢站提供燃料电池用氢。目前,青岛炼化正加快推进项目后期工程建设,预计年底年产能将达2250吨,2023年年产能达到4500吨,届时可满足青岛市“十四五”期间规划建设的全部加氢站供氢需求。

据悉,中国石化是国内最大的氢气生产企业。目前氢气年生产能力超350万吨,占全国氢气产量的14%左右。已在燕山石化、广州石化、海南炼化和高桥石化建成4套氢纯化装置,正在加快推进津鲁沪粤等重点地区氢能生产供应项目,进一步促进供燃料电池车用氢产销一体化。中国石化将持续加大氢能领域投资力度,全面推进氢能全产业链快速发展,引领我国氢能产业高质量发展。

全部指标大幅优于国标

其实早在7月23日,一份检测报告从黄浦江畔的中国上海测试中心传至位于青岛市西海岸新区的中国石化青岛炼化公司。报告显示,青岛炼化公司试产燃料电池氢气的纯度指标大于99.998%,杂质含量均在上限指标的50%以下甚至更低,全部15项指标大幅优于国家标准。这意味着,至此,青岛市结束了无工业化燃料电池氢气生产的历史,青岛炼化公司成为本市第一家燃料电池氢质量合格的工业企业。

中国上海测试中心是国家科技部批准建立的国家级分析测试中心,是我国权威的燃料电池氢气质量测试分析单位,具有向社会出具法律效力分析报告的资质。7月15日,该中心派专业人员到青岛炼化公司燃料电池氢项目试生产现场进行采样,并将样品带回上海。历经一周的测试分析,样品中的氢气纯度、杂质含量等共15项指标全部优于国家标准。这一结果为实现“青岛的车加上青岛的氢”奠定了坚实可靠的资源基础。

一场迫在眉睫的能源革命

在碳中和目标确定以后,中国进入了全新的“减碳模式”。氢能时代也渐行渐近,不再是遥不可及的未来。

氢能作为零碳能源,是人类能源的终极解决方案和能源革命的重要方向。氢不仅是宇宙中最为丰富的元素,还具备极具竞争力的能量密度,单位质量的热值约是煤炭的4倍,汽油的3.1倍,天然气的2.6倍。相比电力,可存储的氢可以实现跨时间及地域的灵活运用。以绿色港口场景为例,以年吞吐量300万标准箱测算,使用氢能每年可减少二氧化碳排放约2万吨,减少二氧化硫排放约697吨。因此,在全球能源转型过程中,氢是最佳的碳中和能源载体。

短时间内不会应用于私家车

8月5日上午,在青岛西海岸新区中国石化青岛炼化公司,随着装满一车氢气的长管拖车驶出,青岛自产首车高质量燃料电池用氢气顺利出厂,这标志着以后青岛的车直接可以用上青岛的氢,青岛向着“东方氢岛”又迈进了一大步。

现场探访青岛氢制作过程

青岛炼化公司发展计划部物流主管刘冬琪给记者介绍:“这是一个长管拖车,是氢气行业专用的一种车型,它有六个管,最多能装4000多立方的氢气,换算成重量的话,实际上就是300公斤到400公斤。这么一车氢气,能给我们十多辆公交车提供氢能源。我们这里即将成为青岛市第一家氢能源的供应基地,我们要让青岛的车,用上青岛自己产的氢气。以前,我们都是从滨州和淄博那边,跑很远的路去运输氢气,物流链成本比较高。”

青岛炼化公司炼油三部设备工程师李柏楠介绍说:“咱们这个氢气,现在是分为三种:蓝氢、灰氢和绿氢。现在要用氢能源,要求的是用蓝氢。我们的蓝氢是通过对苯乙烯尾气的提纯形成的,它里面原本氢含量很高,在70%到80%之间。以前,只是作为燃料烧掉了。现在,我们通过一个提纯工艺,对苯乙烯尾气加工提纯之后,氢气程度就达到了我们氢能源的要求,可以作为燃料电池氢使用。”

丰富的化工副产氢资源,正是青岛当前抢占氢能产业风口的先天优势。青岛炼化公司炼油三部工艺工程师孙宏强说:“现在技术要求很高,燃料电池氢指标要求纯度在99.97以上,水和氧气的杂质含量要求也非常高,我们通过新的一套反应器进行加工,把工业氢中的氢杂质的含量降到了燃料氢电池的标准,我们的指标远远高于国家标准。”

西海岸氢能源公交已开跑

早在2021年1月28日,青岛首条氢能源公交运行线在西海岸新区开通,运营50辆全新氢能源公交车。氢能源汽车就是以氢气作为主要能量来运行的汽车。传统汽车的引擎需要加入柴油或汽油来运行,而氢能源汽车需要加氢。传统汽车的核心是引擎,氢能源汽车使用的是氢燃料电池,也就是氢燃料电池和电动机。

“氢燃料电池,不是传统电池,它是一个有质子交换膜的装置,也有正极和负极,中间有电子液,氢气配合氧气在质子膜中间进行交换,形成电流。质子交换膜的技术在慢慢突破,国内外都有制造企业。”青岛炼化发展计划部副主任尹雅棠介绍,氢气注入燃料电池中会与氧气发生反应,反应中氢的电子被质子交换膜阻隔,因而必须通过外电路从负极传导到正极,这样就有了电流的产生,驱动电动机。

加氢气的车一次能跑多远?正常一般是一车能装20公斤氢,百公里大概是7公斤的氢,一次加满的话差不多能跑200多公里。

慢慢加强加氢站的建设

氢能源刚刚起步,主要应用于一些近距离的场景,它不会应用到很远。尹雅棠介绍说,因为现在加氢站的个数比较少,很多氢能源只能在这种园区内使用,比如说叉车、园区内的电瓶车。

尹雅棠说:“在城市内建一个加氢站,需要一个很大的场地,现在初步计划借助于中石化现有加油站,开拓出一项加氢服务,未来肯定会慢慢加强加氢站的建设,现在一切都还是处于起步阶段。”

氢气短时间不会应用于私家车。现在氢燃料电池主要用于柴油车。柴油车需要的动力很大,烧柴油污染也很大,所以一般就会把这种车改成氢燃料电池车。另外,氢气燃料也应用于一些码头塔吊上,山东港口青岛港全自动化码头二期采用全球首创的氢动力自动化轨道吊,利用的正是化工企业提纯后的工业氢,将氢收集起来作为动力,大大减少港口的碳排放。

■观察　发力氢能青岛有优势　布局实现“东方氢岛”

在青岛国际院士港,甄崇礼院士领衔的氢能与燃料电池技术实验室、氢能与燃料电池系统关键零部件制造两个项目,被纳入《山东省氢能产业中长期发展规划(2020—2030年)》,成为山东省“十四五”期间氢能产业重大示范试点项目；燃料电池系统已进入整车应用测试。

美锦能源在西海岸新区投资100亿元建设美锦氢能科技生态园,包括氢能商用车整车、膜电极、燃料电池电堆和系统、燃料电池分布式能源等项目。

中车四方股份公司研发成功国内首列氢能有轨电车；西海岸新区已启动氢能公交示范项目,并配套建设加氢站；平度市同和高新区青岛氢航动力有限公司氢能源无人机已投产下线,青岛汉河氢能电源续建项目正在建设；总投资40亿元人民币的德国FCP公司氢燃料电池研发及生产项目落户莱西经济开发区……在氢能产业发展方面,许多氢能大项目已经落户青岛。

早在2020年12月14日,青岛市人民政府新闻办公室就《青岛市氢能产业发展规划(2020-2030年)》主要情况这一主题召开专题发布会。《规划》基准年为2020年,规划期限为2020～2030年,主要包括发展环境、总体要求、空间布局、重点发展任务和保障措施等5大部分。

从环境来看,青岛市拥有海湾化工、金能科技、青岛炼化、丽东化工等工业副产氢企业,港口、物流运输、供热、发电等应用场景众多。拥有众多科研实力雄厚的能源领域研究机构。另外,青岛市重点发展产业方向之一也是新能源汽车产业。已建成青岛(即墨)汽车产业新城等新能源汽车技术研发集聚区5个重点园区。

为逐步实现“东方氢岛”的总体发展目标。规划要求推进氢能产业集成创新、燃料电池汽车、氢能港口、氢能小镇等应用示范项目建设,初步建成国内知名的氢能产业集聚区和示范区。还要在交通、物流、发电、供热等领域全面应用氢能,实现“东方氢岛”的总体发展目标。