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。這些會(huì)“吸放”氫氣的金屬，稱為儲(chǔ)氫合金。
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。這些會(huì)“吸放”氫氣的金屬，稱為儲(chǔ)氫合金。
主要類別
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)營成本
簡化加氫站建設(shè)，無需高壓加壓設(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，從而降低車輛使用成本。
壓力低，確保車輛安全性
采用合金儲(chǔ)氫的燃料電池客車，儲(chǔ)氫瓶內(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，足夠覆蓋客車使用生命周期，降低用戶運(yùn)營維護(hù)成本。車輛報(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，給予車輛更大的布局空間，對(duì)于今后小型化車型的應(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(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)于車輛成本投入應(yīng)考慮購置成本、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)
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