最小分子取得重大突破

对于贝克休斯公司而言，氢能运营并非新鲜事：该公司早在 20 世纪 10 年代就制造了第一台氢往复式压缩机。凭借在该领域积累的丰富经验，该公司很早就关注到氢能带来的机遇，引领了能源转型，并在此后取得了长足的进步。

贝克休斯公司氢能副总裁雷蒙多·贾维解释说，公司的氢能战略涵盖多个方面：“首先，我们当然会持续开发用于氢气压缩和处理的传统产品。除了压缩机（我们在这一领域的专业技术可以追溯到100多年前）之外，我们还有原动机，例如第一台完全使用氢气运行的商业化燃气轮机。”

在位于佛罗伦萨的贝克休斯氢气测试设施中，NovaLT16 工业涡轮机已经过测试，可以运行高达 100% 氢气的混合燃料。

“不过，我们也不应忘记其他对安全高效利用氢气至关重要的部件：首先是泵和阀门，其次是与传感技术、监测和诊断相关的一切，这些在这一特定领域至关重要。”

第二个方面是产品组合的标准化和模块化：“这种方法在这个市场至关重要，因为氢气生产、基础设施和处理方面最大的障碍是成本。不言而喻，模块化方法的组件标准化有助于显著降低成本。”

贝克休斯公司的另一项重点是开发低碳制氢解决方案：“我们正在投资甲烷热解技术、阴离子交换膜（AEM）、固体氧化物电解池（SOEC）技术以及甲烷等离子体技术的现场测试，”贾维表示。“我们称这些为第二代和第三代解决方案，它们是在现有技术的基础上发展而来，旨在降低成本、提高效率并扩大应用规模，以满足能源转型的需求。”

2023 年，贝克休斯与 ADNOC 签署协议，研究和试点部署贝克休斯氢能产品组合中的创新解决方案。

此次合作包括下一代电解槽技术，以探索在阿布扎比 ADNOC 研究与创新中心 (ADIRC) 安装和运行电解槽的可能性；在 ADNOC 天然气设施中现场测试甲烷等离子体技术，以高质量石墨烯和氢的形式捕获碳；以及测试使用甲烷热解技术生产低温室气体强度的氢气。

此次合作建立在阿布扎比国家石油公司 (ADNOC) 承诺到 2030 年投入 150 亿美元用于脱碳项目的基础上。

最后，贝克休斯正在探索的另一个关键方面是维护和服务。吉亚维表示，目前氢能产品的售后服务领域仍略显不足，因为这些技术尚属新兴，很少有企业提前考虑售后服务。但贝克休斯并非如此，该公司正基于多年来服务传统零部件的经验和实践，开发一套专门的氢能产品维护方案。

Giavi 表示：“基本服务实践本质上是相同的，但应用数字化解决方案带来了巨大的机遇，氢能经济几乎完全提供了一个空白的平台，可以进行试验并采用最终的最佳解决方案。”

在贝克休斯公司的氢能战略中，几个月前新氢能测试设施的正式揭幕是一个重要的里程碑。

氢气测试设施用于验证 NovaLT16 工业涡轮机能够运行高达 100% 氢气的混合气体。

新设施包含一个测试台，可进行满负荷测试，燃料灵活性极佳，最高可使用100%氢气，并具备300巴的压力和2450公斤的氢气储存容量。该基础设施符合最高安全标准，使贝克休斯能够在所有项目条件下测试涡轮机，从而增强客户的运行信心。

Giavi解释说，NovaLT16燃气轮机采用100%氢气运行，配备了新的三通道燃烧系统，可以在任何负载下实时修改燃料混合物。

他补充道：“真正令人印象深刻的是，由于采用了特殊的火焰控制设计，这台涡轮机可以直接用纯氢气启动。氢气火焰非常不稳定，因此冷启动比燃气冷启动更难控制。”

NovaLT16 的另一项专为 100% 氢气运行而设计的特点是其燃料混合撬装装置与涡轮机分离。Giavi 解释说，如果燃气轮机能够完全依靠氢气运行，无需任何天然气备用，那么混合撬装装置就完全没有必要了。目前，这种情况距离实现还有一段距离，只有极少数基于氢气生产且供应不成问题的项目例外。

“例如，位于加拿大艾伯塔省埃德蒙顿的空气产品公司新建的净零排放氢能综合体就是一个例子。贝克休斯公司已经向空气产品公司提供了先进的氢气压缩和燃气轮机技术，包括NovaLT16燃气轮机。”

就氢气压缩而言，Giavi 已经提到了 20 世纪初贝克休斯公司用于氢气的往复式压缩机的早期发展，“不过，在最近一段时间，贝克休斯公司率先开始开发专门为氢气设计的离心式压缩机，”他说。

目前氢气离心压缩机的发展现状是第二代高压比压缩机（HPRC）。第三代压缩机的研发正在进行中，预计将彻底改变氢气压缩行业格局。

贝克休斯第三代氢气离心压缩机遵循该公司传统离心压缩机的标准基本设计，但其物理极限被推向了最大限度。

据Giavi介绍，第三代压缩机的设计目标之一是减少占地面积：“我们从离心式压缩机的标准设计出发，并将其性能发挥到了极致。事实上，通过保持相同的包装尺寸并将压缩机叶轮的转速提高一倍，我们可以显著增加氢气的处理量并达到更高的压缩水平。”

“然而，更高的速度会给材料带来巨大的压力。因此，需要选择非常规特种合金等材料，并采取一些其他权宜之计。”

Giavi最后解释说，位于佛罗伦萨贝克休斯总部的氢气测试设施只是实现氢气村的第一步。

位于佛罗伦萨的贝克休斯氢气测试设施的氢气储存设施为涡轮机测试提供燃料；该公司计划未来建造自己的绿色氢气生产基地。

Giavi指出，未来氢能发展面临的主要挑战之一是缺乏城市环境中氢气处理的标准和法规。目前，唯一可用的法规仅限于炼油厂、化肥厂等场所。

“目前，许多国家都在启动与氢能相关的项目，但似乎都在各自为政。我们缺乏统一的氢能交易方法和标准化的氢能认证体系，或者至少缺乏能够使不同国家认证结果相匹配的既定参数。”