首次使用氢能作燃料！揭秘北京冬奥火炬背后的高科技

　　2022年2月4日，北京冬奥会在国家体育场＂鸟巢＂盛大开幕，火炬＂飞扬＂的小火苗成为本届冬奥会的主火炬，首次采用氢能做为火炬燃料，最大限度减少碳排放，向世界展示了中国绿色低碳的发展理念。
　　首次使用氢能点亮奥运会火炬
　　水立方（冰立方）场馆旁的北京赛区火炬台
　　与往届奥运会大量使用液化天然气或丙烷等气体作为火炬燃料不同，北京2022年冬奥会首次使用氢能作为火炬燃料。北京青年报记者了解到，本届冬奥期间的火炬氢能燃料，则来自于中国石化和中国石油。
　　2008年北京夏季奥运会上，主火炬的熊熊大火一个小时大概要消耗数千立方的天然气，中国石油集团为主火炬塔提供了数百万立方米的天然气。甚至为给主火炬供气，鸟巢专门配了一个燃气站，日夜不停地输送天然气。
　　中国石油和中国石化共同签约成为北京2022年冬奥会和冬残奥会官方油气合作伙伴。
　　水立方（冰立方）场馆旁的北京赛区火炬台
　　据介绍，此次为冬奥赛场的＂主火炬＂氢气供应燃料的是中国石化燕山石化。燕山石化氢能新能源装置于2020年3月实现一次性开车成功，设计规模2000标准立方/小时。自2020年12月16日燕山石化首车电池氢气出厂以来，已经累计向市场供应燃料电池氢气超290吨。为了保证冬奥期间的能源供应，中国石化在北京、河北布局了49座油品保供站、29座LNG加气站和4座加氢站。赛事期间大量使用氢燃料电池车，以减少污染排放，体现了奥林匹克精神与＂绿色＂、＂环保＂的进一步结合。
　　张家口赛区火炬台
　　延庆赛区火炬台
　　中国石油供应的氢气，则点燃了冰立方、延庆赛区和河北张家口赛区三个分会场的冬奥火炬台。在冬奥会张家口赛区，由中国石油自主研发的绿氢，点燃了太子城火炬台。本届冬奥会期间，中国石油建设的4座加氢站和综合能源服务站，冬奥期间供氢能力达到5500公斤/日，可为近千辆氢能电池车提供服务，预计行驶里程将超200万公里。
　　火炬＂飞扬＂披上碳纤维＂外衣＂ 不惧800度以上氢气燃烧高温
　　中国石化为火炬＂飞扬＂披上碳纤维＂外衣＂。火炬是奥运会中备受关注的元素之一。在北京冬奥组委的组织协调下，中国石化肩负产业链链长责任，牵头负责火炬外壳碳纤维复合材料研发及火炬量产工作，包括火炬外壳、内飘带、燃烧系统、火种灯、终端检测到交付产品为一体的全流程。
　　据了解，1月18日，由中国石化上海石化牵头研发、量产的1200支＂飞扬＂火炬在全程专职护卫的护送下安全抵京；1月27日，在北京2022年冬奥会开幕倒计时8天之际，这1200支碳纤维火炬＂飞扬＂，正式交付北京冬奥组委，并于2月2日开始传递，拉开了北京冬奥会的序幕。
　　碳纤维是一种力学性能优异的新材料，其质量是钢的四分之一，强度却是钢的七至九倍，被誉为材料中的＂黑黄金＂。中国石化拥有自主知识产权开发的碳纤维技术，申请专利居国内第一、全球第三，并且是国内第一家、全球第四家大丝束碳纤维生产企业。
　　此次冬奥会火炬采用了三维编织技术，这是碳纤维成型当中的一个技术突破。生产车间里，一条条黑色丝束，每一束都包含着1.2万根碳纤维丝。经过三维立体编织，最终就像＂织毛衣＂一样织成了火炬外壳，看不出任何接缝与孔隙，整个造型浑然一体。此外，中国石化上海石化与协作单位一起攻关，引入高性能树脂与碳纤维一起制成碳纤维复合材料，有效解决了在高温制备过程中火炬外壳起泡、开裂等难题，达到了既能够耐温又能够耐火的要求，实现了在燃烧温度大于800 的氢气燃烧环境下正常使用。
　　太阳能电水解催化制出＂绿氢＂ 点燃张家口太子城火炬台
　　据中国石油方面介绍，该公司勘探开发研究院于1月25日开始正式制备绿氢与压缩充注，通过纯度检测后，服务张家口赛区冬奥会火炬台绿氢供应，张家口赛区冬奥火炬台也成为北京冬奥会唯一用上＂绿氢＂的火炬台。
　　氢能被认为是最为清洁环保的燃料，其燃烧产物只产生能量和水。虽然氢能是清洁的可再生能源，在释放能量的过程中没有碳排放，但目前生产氢能的过程却并不是百分之百＂零碳＂。根据氢气制备的来源，通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的氢气被称为＂灰氢＂，在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95％左右。
　　华北石化公司高纯氢运送至中国石油崇礼北综合能源服务站
　　将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成的被称为＂蓝氢＂，虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕捉、利用与储存（CCUS）等先进技术，温室气体被捕获，减轻了对地球环境的影响，实现了低排放生产。
　　通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气被称为＂绿氢＂，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中，完全没有碳排放。绿氢是氢能利用的理想形态，但受到目前技术及制造成本的限制，绿氢实现大规模应用还需要时间。
　　＂两桶油＂加快氢能布局
　　作为中国石油打造低碳能源产业增长极的重要组成部分，氢能近年来也成了这家石油巨头的布局重点。
　　北京冬奥会氢燃料电池车在中国石油崇礼北综合能源服务站补充氢气
　　中国石油在氢能全产业链发力，加速建设氢能研发和供应体系，加快构建多能互补的能源产业新格局，提供低碳清洁能源。＂十四五＂期间，其将依托南化公司等炼化企业，力争在所属华东油气田、江苏油田等再建设百万吨级CCUS示范基地，实现CCUS产业化发展，为我国实现＂双碳＂目标开辟更为广阔的前景。
　　中国石化方面表示，公司全面推进氢能全产业链建设，已在加氢站、制氢技术、氢燃料电池等多个领域取得突破。目前氢气年产能力超350万吨，占全国氢气产量的14%左右，在燕山石化、广州石化、高桥石化等地建有高纯氢生产装置，在广东、上海等13个省市建成投运加氢站20座。＂十四五＂期间，中国石化规划建设1000座加氢站或油氢合建站，打造＂油气氢电服＂综合能源服务商。
　　供图/中国石化 中国石油
　　文/北京青年报记者 蔺丽爽