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氢电转化、能耗基本数据科普短文
发布时间2021-01-23 10:29:39| 浏览次数:

一、关于电解水制氢数据

电解水制氢一标方氢气需要3~5度电左右(详见下表)。11.2标方氢气为1公斤,电解水制氢1公斤耗电约35~55度左右,所以水解制氢成本取决于电价。以下图表为常见电解水方式的耗电以及优缺点对比图表:

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二、关于氢气发电数据

1公斤氢气的热值约当于33KW h(度)电,氢燃料电池电堆发电效率一般在40%~60%区间工作。一般按照50%效率计算,1公斤氢气可发电发电在16度左右。该数值取决于燃料电池功率输出的效率点。下图是一款产品的效率曲线示意。

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说明:这里的效率仅指发电效率,不含热效率;这个效率值会随着科技的发展会有提升,比如日本丰田NEDO路线图中到2040年的最高效率目标是78%;随着输出功率变化效率也是一个动态变化过程,我们看均值更有意义;由于电堆集成系统后有空压机等辅助系统的寄生功率,所以实际对外做功效率会更低。


三、关于氢气高压气态运输数据

1公斤氢气从常压升到20MPa(200个大气压)需要大约2度电。目前常用的长管车(鱼雷车)运氢方式基本是这个压力,为了降低运输成本正在研发提升长管车压力。另每个长管鱼雷车一般由6~8个高压钢瓶组成,每车拉约260~460公斤的氢气。该种运输方式在200~300公里以内(150公里最经济)相对有经济性,也是目前最常用的运氢方式。卸气一般需要2~6小时。

说明:目前正在从政策和技术层面提升气态运氢能力。这样一车预计可以运输1000~1500公斤,预计运氢储罐压力提升到45~50MPa。会让高压气态运输更有经济性。


四、关于氢气的摩尔体积数据

一公斤氢气约为11.2标方(标况下的11.2个立方米体积)。哇,好大一堆。


五、关于液氢的数据

氢气需要在21K(零下253摄氏度)时才能液化现状液化1公斤氢气需要11~15度电左右。随着技术改进。(这个过程是高难度的,有机会做到5~8度电,高技术含量的)。液氢的密度71g/L。现状常用液氢槽罐车容积大约65立方米,一次可以运输液氢约4000Kg.


六、关于车载储氢瓶内氢气密度的数据

车载储氢瓶70MPa(700个大气压)下每升含重量只有约39克。中国目前采用的是35MPa(350个大气压),每升重量约20~22g左右(也和温度相关)。深冷液化需要到零下253℃,即1立方液氢约70公斤多(83公斤是纯理论值),每1升液氢重量为含71克。

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氢气在不同压力和温度下的密度曲线图(可查表)

说明:所以35MPa下140L的车载储氢瓶储氢量约3公斤左右;目前常见的35MPa车载储氢瓶有:100L、120L、140L、145L、210L、165L、260L、385L等常见规格。


七、关于有机物储氢的数据

现状有机液体储氢技术可以实现在常温常压下每1升含氢近60克。所以它的储氢量是非常高的,但是释放氢气出来需要加热到200度左右,也是个高耗能的过程。


八、关于续航里程的数据

1公斤氢气、最大续航里程1030公里;系统功率130KW,40吨左右的重卡百公里耗氢约10~13公斤(概数),大巴车100公里耗氢约4~5.5公斤左右;乘用车百公里耗氢约0.5~0.8公斤,日本丰田Mirai储氢5.6公斤,可以约发16度电,大约需要0.6-0.9度电,10.5米多的大巴跑一公里。


九、关于加氢站的数据

加氢站主要设备压缩机、加氢机都有能耗。在高压储罐和车载系统均压后。仍需要压缩机给高压储罐增压故有能耗,加氢机也有需要预冷散热等能耗。统计到加氢机每加1公斤耗电量约在0.8度以内。(数据来自于上海、武汉、安徽三地加氢站数据,如有错误请指正)

另,国内加氢站氢气售价是35~80元/公斤区间。

 





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