氫能產業鏈包括氫氣的製造、儲存、運輸和應用,高效安全的氫能儲運技術是氫能規模化應用的前提。
目前儲氫的主要技術路線有高壓儲氫、液氫儲氫、固態儲氫。 與液態儲氫和固態儲氫相比,高壓氣態儲氫具有裝置結構簡單、能耗低、充放氫速度快、溫度適應性廣、對工作環境影響小等特點。
高壓儲氫是在室溫下通過壓縮機將氫氣壓縮到儲氫容器中,以增加單位體積的氫氣密度。 根據應用場景不同,分為固定式儲氫和移動式儲氫,固定式儲氫主要應用於加氫站、應急電源、備用電源和氫儲能。
高壓氣態儲氫技術涉及的主要儲氫裝置是儲氣鋼瓶。
高壓儲氫鋼瓶主要有四種型別:全金屬鋼瓶、金屬內襯纖維圓周纏繞氣瓶、金屬內襯纖維全纏繞氣瓶、非金屬內襯纖維全纏繞氣瓶。
1.質量體積密度小於其他儲氫方式,儲氫效率不高。
2.高壓儲存,安全性差,易產生**風險。
氫氣的原子尺寸小,容易與儲氫容器的金屬發生反應,發生“氫脆”現象,並且由於高壓儲存,一旦發生氫氣洩漏,就會造成**等事故,對儲運過程中的安全要求更高。
為了解決儲氫瓶及相關部件的“氫脆”問題,市場上提出了“V型儲氫瓶”的概念。 V型儲氫瓶仍採用碳纖維複合材料纏繞,不使用任何內膽,工作壓力可達70 100MPa,具有無氫脆、無腐蝕、使用壽命30年以上等優點,也可用於航空航天和車輛領域。 但是,這種儲氫瓶仍處於研發階段,在技術路線和容器材料上沒有明確的方向。
3.對儲氫瓶的材料和工藝要求很高。
目前市場上使用的四種儲氫瓶中,型式和型式的重體積比較大,主要應用於加氫站的儲氫場景和長管運輸拖車的氫氣運輸。
由於採用纖維全纏繞結構,該型瓶具有重量體積比小、單位質量儲氫密度高、儲氫瓶質量體積小等優點,主要應用於氫燃料電池汽車。
但是,IV瓶內膽的成型工藝主要是注塑成型、吹塑成型和滾塑成型。 雖然成本低且應用廣泛,但良品率也低,必須配合後續的焊接工藝。
4.很難增加儲存密度。
為了提高氫氣的體積能量密度,提高儲運效率,降低儲運成本,通常採用冷卻加壓的方式進行儲氫。
目前,國內加氫站主要採用35MPa的壓力進行儲存和運輸,為了適應燃料電池汽車供氫系統的壓力,需要發展到70MPa。
根據網路上的公開資訊,氫能汽車儲存5公斤氫氣,在70MPa的壓力下,儲存系統的容量約為200公升,是當今燃油車汽油箱容量的3-4倍。
這一難點嚴重制約了車載儲氫鋼瓶的發展。 同時,70MPa以上壓力隨著密度的增加而呈邊際下降趨勢,成本顯著增加。
等能量 (1.)4GJ),汽油和各種儲氫技術在體積和質量(包括容器)方面的比較。
資料**:氫氣儲存和運輸
在技術方面,隨著產業化技術的不斷突破,儲氫瓶技術正朝著輕量化、高壓、高儲氫密度、長壽命的方向發展。
在行業標準方面,已經發布了以下與高壓氣態儲氫相關的標準:
有專家表示,高壓氣態儲氫作為最基本的儲運方式,技術更成熟,操作更靈活,短途運輸成本更低,因此在未來很長一段時間內仍將佔據氫儲能技術的主導地位。
作者:安毅)。