氢燃料电池正处于能源和交通领域变革的交差点

5月21日，由中国电池联盟、中国电子节能技术协会电池专委会和中国化学与物理电源行业协会氢能及燃料电池分会(筹)联合举办的“2019新型制氢技术与加氢站建设高峰论坛”在苏州隆重召开，林德集团业务发展总经理王煜武做了题为“林德氢能解决方案”的精彩演讲，以下为王煜武的演讲速记全文：

首先介绍一下林德，这是一家气体公司，林德在气体公司里面属于领先的气体公司，在领先的气体公司里面规模最大。规模从全球分布来看，主要是在美国、欧洲，对于气体公司来说主要的业务是工业气体、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳，当中还有我们要讨论的氢气，作为气体公司，林德在氢气的制备、收储、运输和压缩，我们有一条完整的技术链、产品链和完整的技术管理方式。

上午可以看到全球加氢站的分布我们解读一下，这里面有几个不同点，第一个曾经建过500多座加氢站，现在是有100多座闲置和搬迁，因为奥运会和其他的工作活动而建的加氢站。现在是有300多座在运行，有110座是由林德实现的专利和技术，我们已经实现了100万的加氢枪车辆的加注，主要是在美国、欧洲和东亚地区，东亚主要是日本和韩国。不同点在于加氢价格不同，背后是有一些原因，有一些汽柴油的价格不同，或者是政府补贴的不同，甚至是有些车企的补贴造成的价格的不同。所以我们只看我们东亚区，中国瞄准的是40块人民币每公斤，第二个不同是氢气的来源不同，上午也看到了专家们也看到了，国外1/3的氢气来源是通过液氢得到的。当然现场水电解制氢比例比较小，但是并不排除将来水电解现场制氢会成为一个比例方式，假如可以和可再生能源结合的话。这是简单解读一下目前国际上加氢站的分布和不同点。既然说到液氢，简单介绍一下，全球液氢产能的分布，主要是在美国300吨/天，欧洲20吨，然后东亚地区45吨，东亚地区主要是在日本，中国才4.2吨左右。

去年年底的话，在美国已经有三家气体公司分布宣布了他们新建的液氢生产装置，都是15吨/天的产能，原因很多种，在美国大概是有60%左右的液氢生产装置的年龄已经超过30年了。在中国的加氢站，这张图片是去年的，12—15座在运行当中，今年的话，昨天我得到的最新数据是已经建成的是36座，正在建的和正在规划中的是有48座，所以加氢站的数量增长速度还是相对比较快的。上午很多专家也说到氢气的能量密度，包括有一些专业数据引用了DOE的标准，在这里想说的是，氢气如果以每公斤所含的能量计算的话，它的能量是非常高的，三倍于汽柴油，但是体积能量密度是比较低的，它和天然气一样，需要被压缩和液化，使得能量密度进一步提升。右下角蓝色的是氢气，压缩到300公斤和700公斤，它的容积能量密度略微有所提升。当然还有气体储氢和其他的储氢方式，还有高压低温氢气，或者是接近临界状态的。原因很简单？因为氢气的密度非常小。

这一页是林德对氢能产业的思考，我们认为氢燃料电池这一产业，目前正处于两个行业变革的交差点，或者是交集点，一个是能源，一个是交通领域。这两个交差点形成机会，使得氢燃料电池扮演一个变革的角色。先不说绿色，毫无疑问它会是绿色和零排放，我们更看中的是在能量的转换效率上氢燃料电池能够扮演什么样的角色。那么首先我们从能量转化来看，蒸汽机和内燃机整个演变过程过来，将来是朝着电气化的发展方向去的。电气化的发展方向就是将传统内燃机给抛弃，这样传统内燃机的能量转化能量在30左右，而电气化，比如说氢燃料电池能量转化超过60%或者是达到60%，我们认为氢燃料电池的发展，会推动交通领域的电气化的发展。交通领域电气化的发展我们并不陌生，在线应用领域，指的是火车、电车、高铁，电气化非常高了，所以它的能量转化效率相对来说比离线运用部分要高，而离线运用部分更多的是内燃机。在线应用领域，它这个基础建设是谁负责建的呢？有趣的是，在线应用领域60%以上是公共交通，公共交通的基础建设毫无疑问国家财政出钱，离线应用部分不明确，这就是为什么现在加氢站建设成为瓶颈的基本原因。我们这样解释。为什么发展电气化？因为电气化或许是将来交通领域智能和自动化的平台和一个基础，所以我们认为氢燃料电池的发展方向或者是它的将来应该是非常明朗的。

另外一个话题是氢燃料电池和纯电池是什么关系？我们认为他它们是互相补充、互存的关系，不存在有我没你，有你没我的关系。纯电动化更适合于短途轻载，而氢燃料的应用领域更加广阔。

这是过去我介绍的：如果在某个地区要发展氢能的话，大致是有三个途径得到氢气，一个是压缩氢气，第二个是液氢，但是我们认为液氢不是现在就能看到的，因为液氢也有它的不足之处，因为它在生产过程中消耗一部分的能量，第二个液氢的挥发率难以控制。它在一定的状态下如果中氢返回正氢，液氢的蒸发率非常大。第二个是有间接储氢和其他形式的储氢方式，但是我们和大多数的专家持有同样的观点，目前种储氢更适合应用于道路运输。上午很多专家说到，现在燃料电池比如说随着硅规模的扩大，成本会降低，氢气成本很高，导致了加氢或者是车辆运营的成本会居高不下。气体公司不这么认为，为什么？我们觉得氢气太便宜了，不贵。回过头到市场上看了一下以后发现氢气确实是贵，因为我们在给我们的工业客户服务时，我们的价格远低于加氢站加注的价格，但是气体公司不是朝着那个价格去的，而是想要把价格降下来，所以我们找出了一些原因，为什么氢气会贵？首先是氢气在公路运输上非常贵，在我们国家公路运输在运输车里是200公斤，包装容器一类钢瓶，所以就是最左边的方式，它的装载容量车子大概是30吨多一点，里面装的产品是300公斤，我花了几千块钱从A运到B，只运了300公斤的产品，比例只有1.2%，有效运输能力1.2%。第二种方式是压力是30Mpa的三类瓶，压力高了存储能力就大了，整个车重量轻下来了，所以它的载重效率是4.2%，这是在欧洲常用的一种方式。欧洲还有第三种方式，更高的压力，500公斤，但是拿500公斤和300公斤比的话，300公斤显然更经济。左边是对气态压缩运输的分析，右边是对液氢的分析。液氢有不同的运输方式，不同的存储方式，有简单的真空、绝热，也有液氢泡在液氮里面的双层绝热的。左边是目前面临最大的问题，我们测算下来，现在每百公里的氢气运输，摊到每公斤上面，大概是十块钱一公斤。这就意味着气体公司是出厂30块钱一公斤，而到了加氢站进站就是40块钱一公斤，这是第一个价格高的地方。

第二个是加氢站目前在中国正在运行的，我们说36个，如果去看一下加氢站的效率，其实我们会发现，氢气进入加氢站是100公斤，最终加注到车上，不知道在座有没有运行管理加氢站的，你可能避嫌加到车辆的数量80公斤都不到，也就是说你有20%的损耗，这个损耗是惊人的，这个损耗现在还未被重视。这个损耗的背后有几个原因，第一个计量方式的不同，进来的计量方式和出去的计量方式不同，如何解决？第二个压缩机的选型，有些压缩机它的每一次开停，是需要前面和后面都要把气体放散的。第三个泄露管理，以及加气枪上的损耗，那是不可避免的。这些损耗加在一起是需要研究的，我们的效率究竟有多高？如果我们的效率只是80%以下的话，那就意味着我们的成本上升了20%。所以林德作为气体公司，也是工程公司，我们在这方面希望看到如何提高氢气从生产一直到加注到车上这整个过程的效率，如何降低成本，而不是简简单单地就接受氢气成本会很高，价格会很高。

最右边的这组数据，最终我们是要和汽、柴油相比，假如说现在的加氢价格是45块钱一公斤，我们会比柴油发动机略高，每百公里的行驶成本。如果零下40度加注700公斤到车上，我们和汽、柴油发动机已经非常接近了。这是林德两个专利技术，左边是离子压缩机，所谓离子压缩机，它的压缩范围非常广，从5公斤压缩到900公斤，这是其他压缩机无可比拟的。第二个压缩效率高，所以电耗低。右边是液氢泵，是注塞泵浸泡到液塞里，直接将液氢压缩到500公斤，左边的离子压缩机，今年六、七月份在上海会建设一套，右边的液氢泵已经有一套设备进口了，目前因为一些证照的问题正在申请。当把这些技术设备放在一起时，我们就会发现从氢气的生产、运输、压缩，上面横的是气态的，下面的是液态的。

在上海成立了合资企业，叫易兰（音），主要是从事加氢站的，这也是国内、国际上压缩能力最大的加氢站，主要是汽、站、车联动，形成小型的示范性的循环，以这个模式去证明将来大的经济的运行模式可以被承载。这是液氢泵的一个三维图，左边是PID，它可以轻而易举地将氢气压缩到700公斤和零下40度，这是液氢泵的平面布置图。

林德作为气体公司，我们的发展战略和国家的能源战略相吻合。国家的能源战略五点：第一个是节约能源，第二个是多种能源共存，第三个是能源获取过程中效率的提高很重要的一点，第四个是市场化，第五个是国际合作。

林德不单是气体公司，还是工程公司，所以给予了林德在氢能源的前端，从氢气的生产到使用过程中，我们始终是用技术提高效率，因为提高了效率才能实现我们的成本可控。从氢气的运输、存储、压缩，这是我们的技术，但是我们的核心是三点：第一安全，第二效率，第三可靠性。因为可靠性是从应用方式到市场化必不可少的方式。最后分享一下我们在全球完成的加氢站，这是十年前，上海安亭林德设计的。美国用以室内叉车的加氢站，这个加氢站很有意思，服务350台叉车，3000米的高氢压管线。德国汉堡，这是占地面积最小的加氢站，油气混建站，左边是加氢站，右边是壳牌加油站。还有氢能源和可再生能源结合在一起的，节能的，以及液氢装置的冷箱。