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    氫能點亮冬奧會

    時間:2022-2-7 來源:

    2月4日,2022北京冬奧會正式開幕。開幕式上,北京冬奧賽場上被點燃的主火炬引起眾人關注。而北京冬奧會也將成首個真正實現“碳中和”的奧運賽事。

    冬奧會及冬殘奧會所采用的‘飛揚’火炬采用氫燃料,火炬內置燃燒系統是一套氫燃料火炬燃燒系統。燃燒系統包含三部分:高壓儲氫容器、大減壓比供氫系統以及氫燃燒裝置?!表n宗捷介紹,火炬要具備耐零下40攝氏度的低溫、抗風、抗雨雪等,其中抗低溫這個條件很具有挑戰性。
    據介紹,在研制氫火炬時,最初有過兩種氫火炬方案:一種是高壓儲氫方案,另一種是合金儲氫方案。在綜合考量氫在低溫下釋放的穩定性后,最終選擇了高壓儲氫方案。高壓儲氫方案,能夠很穩定地在低溫下讓氫氣從儲氫容器里面釋放出來,這是火焰能夠穩定燃燒的前提。
    另外,根據北京冬奧組委公布的數據,北京冬奧會將示范運行超 1000 輛氫能源汽車,配備 30 多個加氫站,是全球最大的一次燃料電池汽車示范。包括來自豐田汽車、北汽集團、宇通客車、福田汽車等等一眾車企的氫燃料電池汽車均將投入到北京冬奧會之中。
    1月21日,北京冬奧組委在新聞吹風會上公布了冬奧會火炬接力點位。此次冬奧會早已對氫能推廣和利用提前做好了布局。開幕式上使用氫燃料點燃北京冬奧賽場的主火炬,大量使用氫燃料電池車,以減少污染物排放。
    業內人士介紹稱,冬奧會為氫燃料電池汽車和加氫站示范推廣提供了諸多重要場景。各大氫能企業競速冬奧會,助力舉辦綠色冬奧。此外,中石油、中石化、國電投等也都投入交通干線沿線加氫站建設。數據顯示,中國石油在北京冬奧賽區已建成4座加氫站,冬奧期間供氫能力將達到5500公斤/日,可為近千輛氫燃料電池車提供服務。
    氫能觀察了解到,航天六院作為主要研制單位參與了科學技術部的“冬奧手持火炬關鍵技術系統”與北京市科委立項“手持氫氣火炬原理樣機研制”課題,是火炬團隊的中堅力量?;谘芯克迨嗄甑臍淙剂蠎妙I域技術積累和應用經驗,研發團隊提出了用氫氣作為燃料為冬奧火炬火炬供能源的全新方案。
    氫氣是最清潔環保的燃料,燃燒的時候產物只有水,沒有二氧化碳,能實現完全的零排放,成為了此次北京冬奧會火炬的唯一燃料。但氫氣具有密度低、易燃易爆、燃燒火焰無色等特點,因此,北京冬奧會火炬利用氫能源作為燃料面臨著一系列難題。
    火焰的顏色方面。氫氣燃料的火焰在日光下不可見,無法滿足視覺和拍攝需求。需要研發出一種可以調節氫氣火焰顏色的方案,讓氫氣燃燒時在日光下具有可見的火焰顏色。
    火焰的穩定性方面。冬奧會火炬在傳遞過程中,會遇到高速風或大風的諸多惡劣環境,需要在高速風例如100公里/小時風速條件下能夠保證火焰的持續穩定燃燒。

    氫氣的儲存方面。由于火炬內部空間有限,而且氫氣密度非常小,因此為了保障火炬燃燒的可持續性,需要在有限的燃料儲存空間下儲存足夠量的氫氣,最重要的是要保障安全。需要研制出一款輕量化、小型化的氫氣減壓裝置,對高壓氫氣進行減壓,克服氫氣儲存難題,以及保障安全用氫。
    研發團隊以提高安全系數為根本出發點,設計了專用試驗艙,研制了模擬火炬交接及各種運動狀態測試的機器人設備,通過火燒、跌落、壓力循環、極限溫度下充放氣循環、鹽霧試驗等多個性能試驗,驗證其在各種極限工況下的安全性。

    研發團隊潛心研究,解決了北京冬奧會氫能火炬火焰顏色與穩定性、高壓儲氫、氫能安全利用等多項技術難題,安全可靠性高,可抗風10級,可在極寒天氣中使用,減壓比高達幾百倍。此外,研發團隊還建立了火炬綜合測試與性能鑒定平臺,為火炬的順利研制、性能鑒定與批產驗收提供了直接支持,獲得了奧組委、科技部及行業專家、合作伙伴的高度認可。