氢电转化、能耗基本数据

首先,我们来探讨电解水制氢的相关数据。通过电解水制取一标方氢气,所需的电量大约在3至5度之间。值得注意的是,11.2标方的氢气重量为1公斤,因此,制取1公斤氢气所需的电量约为35至55度。显然,水解制氢的成本在很大程度上取决于电价。接下来,我们通过一张图表详细对比了常见电解水方式的耗电情况以及各自的优缺点。
氢电转化、能耗基本数据-有驾
其次,我们来看看氢气发电方面的数据。1公斤氢气的热值相当于大约33度电。而氢燃料电池电堆的发电效率通常位于40%至60%之间。为便于计算,我们常采用50%的效率作为基准,这意味着1公斤氢气能够发电约16度。当然,这一数值会受到燃料电池功率输出效率点的影响。下图展示了某产品的效率曲线,以供参考。
氢电转化、能耗基本数据-有驾
需要说明的是,此处的效率仅指发电效率,并不包含热效率。随着科技的不断进步,这一效率值有望得到提升。例如,日本丰田的NEDO路线图中已设定了到2040年达到78%的高效率目标。同时,我们也要明白,输出功率的变化会导致效率的动态变化,因此,关注其平均值更具实际意义。另外,由于电堆集成系统后存在空压机等辅助系统的寄生功率,实际对外做功的效率会相对较低。在氢气的高压气态运输方面,也有一系列重要的数据需要我们了解。当1公斤氢气从常压升压至20MPa(即200个大气压)时,需要消耗大约2度电。目前,长管车(或称鱼雷车)运氢方式主要采用的便是这一压力标准。为了降低运输成本,相关部门正在研发如何提升长管车的压力承受能力。通常情况下,每辆长管鱼雷车由6至8个高压钢瓶组成,能够运载约260至460公斤的氢气。此种运输方式在200至300公里范围内(其中150公里最为经济)具有相对的经济性,因而也成为了目前最常用的运氢方式。卸气过程则通常需要2至6小时来完成。同时,我们也在从政策和技术层面着手提升气态运氢能力,预计储罐压力将提升至45至50MPa,从而使得单车运输量有望增至1000至1500公斤,这将进一步提升高压气态运输的经济性。
氢电转化、能耗基本数据-有驾
除了上述的运输数据,我们还需了解氢气的摩尔体积数据。在标准状况下,1公斤氢气约占据11.2个立方米的体积,即11.2标方。而在液氢方面,相关数据同样重要。氢气需要在极低的温度,即零下253摄氏度(或称为21K)下才能液化。目前,液化1公斤氢气需要消耗约11至15度电。然而,随着技术的不断改进,我们有望将这一数值降低至5至8度电,尽管这一过程极具挑战且技术含量极高。液氢的密度达到了71g/L,而现今常用的液氢槽罐车,其容积约为65立方米,因此一次能够运输的液氢量可达4000Kg。此外在车载储氢方面,也有一些关键数据需要关注。在70MPa(即700个大气压)的车载储氢瓶内,我们了解到,每升氢气仅重约39克。而在中国,目前采用的是35MPa(即350个大气压)的标准,此时每升氢气的重量约为20至22g(同时也会受到温度的影响)。如果进一步深冷液化至零下253℃,那么每1升液氢将重达71克,这意味着1立方米的液氢将重约70公斤(而纯理论值更是高达83公斤)。
0

全部评论 (0)

暂无评论