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干貨丨什么是固態(tài)合金儲(chǔ)氫？

發(fā)布時(shí)間：

2022-06-02

自然界中某些金屬具有很強(qiáng)的捕捉氫的能力，在一定的溫度和較低的壓力條件下，這些金屬能夠大量“吸收”氫氣，反應(yīng)生成金屬氫化物，同時(shí)放出熱量。其后，將這些金屬氫化物加熱，它們又會(huì)分解，將儲(chǔ)存在其中的氫釋放出來(lái)。這些會(huì)“吸放”氫氣的金屬，稱(chēng)為儲(chǔ)氫合金。

　　主要類(lèi)別

　　常用的儲(chǔ)氫合金有鈦錳系、鑭鎳系(LaNi)、鈦鐵系(TiFe)、鎂系等，其中適合車(chē)輛使用的材料主要是鈦錳系。

　　主要用途

　　選用AB2型

　　AB5材料：目前大量用于制造鎳氫電池;

　　AB2材料：有效儲(chǔ)氫密度較AB5更高，適合車(chē)載儲(chǔ)氫應(yīng)用。

　　鎂系具有高儲(chǔ)氫容量和多循環(huán)充放次數(shù)但需要在高溫(350℃)工作，在車(chē)上難以實(shí)現(xiàn)。

　　高低壓儲(chǔ)氫差異

　　低壓固態(tài)合金AB2儲(chǔ)氫裝置單元，5MPa(約等于50個(gè)大氣壓)，有效儲(chǔ)氫量為8.4kg，體積376.9L。

　　常規(guī)高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫罐組單元，35MPa(約等于350個(gè)大氣壓)，有效儲(chǔ)氫量為9.5kg，體積1295.8L。

　　相同體積下，固態(tài)低壓合金儲(chǔ)氫裝置和高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫罐相比

　　1、壓力降低為高壓氣瓶的1/7。

　　2、可有效儲(chǔ)存的氫氣質(zhì)量為高壓氣瓶的3倍。

　　合金儲(chǔ)氫的優(yōu)勢(shì)

　　大幅降低運(yùn)營(yíng)成本

　　簡(jiǎn)化加氫站建設(shè)，無(wú)需高壓加壓設(shè)備，減少前期投入;

　　對(duì)閥體等部件要求降低，降低成本和故障率;

　　氫氣原料成本降低，從而降低車(chē)輛使用成本。

　　壓力低，確保車(chē)輛安全性

　　采用合金儲(chǔ)氫的燃料電池客車(chē)，儲(chǔ)氫瓶?jī)?nèi)壓力低于5MPa，相當(dāng)于高壓儲(chǔ)氫壓力的七分之一。

　　儲(chǔ)氫質(zhì)量密度提升空間大

　　針對(duì)日行300公里續(xù)航需求的9米公交車(chē)研發(fā)的第一臺(tái)佳華利道合金儲(chǔ)氫系統(tǒng)產(chǎn)品，通過(guò)測(cè)試顯示儲(chǔ)氫質(zhì)量數(shù)據(jù)達(dá)到16.8公斤，高于研發(fā)預(yù)期，未來(lái)隨著新材料研發(fā)和制造工藝的成熟，儲(chǔ)氫質(zhì)量密度有望得到更大的提升。

　　更高的循環(huán)使用壽命

　　實(shí)現(xiàn)大于5000次的循環(huán)充放，足夠覆蓋客車(chē)使用生命周期，降低用戶(hù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。車(chē)輛報(bào)廢后，合金可回收再利用

　　儲(chǔ)氫體積密度高

　　同樣體積下可有效儲(chǔ)存的氫氣質(zhì)量為高壓氣瓶的3倍，給予車(chē)輛更大的布局空間，對(duì)于今后小型化車(chē)型的應(yīng)用具有廣闊的空間。

　　合金儲(chǔ)氫的劣勢(shì)

　　比高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)重

　　以9米公交車(chē)(續(xù)航300km配置)為例，采用固態(tài)合金儲(chǔ)氫系統(tǒng)將比高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)重1噸左右。

　　但相對(duì)于純電動(dòng)公交車(chē)還是輕1噸以上。

　　低壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)造價(jià)貴

　　由于固態(tài)合金儲(chǔ)氫的罐體內(nèi)部填充了大量合金，其購(gòu)置成本相對(duì)高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)確實(shí)貴1倍左右(樣品階段)。

　　對(duì)于車(chē)輛成本投入應(yīng)考慮購(gòu)置成本、使用成本及附屬加氫站的基礎(chǔ)建設(shè)投入(下圖詳細(xì)介紹)