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    氢能点亮冬奥会

    时间:2022-2-7 来源:

    2月4日,2022北京冬奥会正式开幕??皇缴?,北京冬奥赛场上被点燃的主火炬引起众人关注。而北京冬奥会也将成首个真正实现“碳中和”的奥运赛事。

    冬奥会及冬残奥会所采用的‘飞扬’火炬采用氢燃料,火炬内置燃烧系统是一套氢燃料火炬燃烧系统。燃烧系统包含三部分:高压储氢容器、大减压比供氢系统以及氢燃烧装置?!焙诮萁樯?,火炬要具备耐零下40摄氏度的低温、抗风、抗雨雪等,其中抗低温这个条件很具有挑战性。
    据介绍,在研制氢火炬时,最初有过两种氢火炬方案:一种是高压储氢方案,另一种是合金储氢方案。在综合考量氢在低温下释放的稳定性后,最终选择了高压储氢方案。高压储氢方案,能够很稳定地在低温下让氢气从储氢容器里面释放出来,这是火焰能够稳定燃烧的前提。
    另外,根据北京冬奥组委公布的数据,北京冬奥会将示范运行超 1000 辆氢能源汽车,配备 30 多个加氢站,是全球最大的一次燃料电池汽车示范。包括来自丰田汽车、北汽集团、宇通客车、福田汽车等等一众车企的氢燃料电池汽车均将投入到北京冬奥会之中。
    1月21日,北京冬奥组委在新闻吹风会上公布了冬奥会火炬接力点位。此次冬奥会早已对氢能推广和利用提前做好了布局??皇缴鲜褂们馊剂系闳急本┒氯〉闹骰鹁?,大量使用氢燃料电池车,以减少污染物排放。
    业内人士介绍称,冬奥会为氢燃料电池汽车和加氢站示范推广提供了诸多重要场景。各大氢能企业竞速冬奥会,助力举办绿色冬奥。此外,中石油、中石化、国电投等也都投入交通干线沿线加氢站建设。数据显示,中国石油在北京冬奥赛区已建成4座加氢站,冬奥期间供氢能力将达到5500公斤/日,可为近千辆氢燃料电池车提供服务。
    氢能观察了解到,航天六院作为主要研制单位参与了科学技术部的“冬奥手持火炬关键技术系统”与北京市科委立项“手持氢气火炬原理样机研制”课题,是火炬团队的中坚力量?;谘芯克迨嗄甑那馊剂嫌τ昧煊蚣际趸酆陀τ镁?,研发团队提出了用氢气作为燃料为冬奥火炬火炬供能源的全新方案。
    氢气是最清洁环保的燃料,燃烧的时候产物只有水,没有二氧化碳,能实现完全的零排放,成为了此次北京冬奥会火炬的唯一燃料。但氢气具有密度低、易燃易爆、燃烧火焰无色等特点,因此,北京冬奥会火炬利用氢能源作为燃料面临着一系列难题。
    火焰的颜色方面。氢气燃料的火焰在日光下不可见,无法满足视觉和拍摄需求。需要研发出一种可以调节氢气火焰颜色的方案,让氢气燃烧时在日光下具有可见的火焰颜色。
    火焰的稳定性方面。冬奥会火炬在传递过程中,会遇到高速风或大风的诸多恶劣环境,需要在高速风例如100公里/小时风速条件下能够保证火焰的持续稳定燃烧。

    氢气的储存方面。由于火炬内部空间有限,而且氢气密度非常小,因此为了保障火炬燃烧的可持续性,需要在有限的燃料储存空间下储存足够量的氢气,最重要的是要保障安全。需要研制出一款轻量化、小型化的氢气减压装置,对高压氢气进行减压,克服氢气储存难题,以及保障安全用氢。
    研发团队以提高安全系数为根本出发点,设计了专用试验舱,研制了模拟火炬交接及各种运动状态测试的机器人设备,通过火烧、跌落、压力循环、极限温度下充放气循环、盐雾试验等多个性能试验,验证其在各种极限工况下的安全性。

    研发团队潜心研究,解决了北京冬奥会氢能火炬火焰颜色与稳定性、高压储氢、氢能安全利用等多项技术难题,安全可靠性高,可抗风10级,可在极寒天气中使用,减压比高达几百倍。此外,研发团队还建立了火炬综合测试与性能鉴定平台,为火炬的顺利研制、性能鉴定与批产验收提供了直接支持,获得了奥组委、科技部及行业专家、合作伙伴的高度认可。


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