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氢储运:多条途径共同发展

  中化新网讯 氢能因具有可规模化应用、能量转化效率高、清洁无污染、利用形式多样等优点,成为重要的新能源之一。然而缺少经济、高效、安全的储氢与运输技术成为制约氢能规模应用的主要瓶颈之一。“储氢材料必须同时具备高储氢容量、高安全性、吸/放氢速率快、长寿命以及低成本等特性,才能够商业化。”这一观点在香山科学会议上得到了专家学者的一致认同。
  
  多元化开发储氢材料
  
  目前,储氢材料主要面临三方面的挑战:如何获得高容量的新型储氢材料/体系,如何降低储氢材料吸/放氢温度及提高储放氢速率,以及如何提高氢源系统的储能密度和改善其传热/传质性能等。对于现阶段的储氢技术研究,有专家提出,现有的储氢材料各有利弊,必须结合具体的使用方式合理利用,同时注重多元化共同发展。短期内,高压罐储氢仍是主要的氢储存与运输手段。但从长远看来,诸如轻质材料、有机液态储氢材料等也都有各自的优点,应当重点支持和发展。
  
  专家提出,在可成功商业化的储氢材料面世之前,氢储运的安全性及规模化储运是关注的重点,应着力开展新型轻质储氢材料、储氢容器及其相关技术的设计和开发,研究新型有机液态储氢材料及其廉价高效加氢/脱氢催化剂的设计、制备与表征,氢与储氢材料的键和作用及氢在材料中的扩散问题,利用有机液态储氢材料进行长距离输氢的可行性等。
  
  高压气态储氢前景好
  
  据了解,高压气态储氢具有设备结构简单、压缩能耗少、充放速率快等优点,是最具商业应用前景的储氢方式之一。高压气态储氢涉及的重要科学问题为高压氢气快充温升物理机制及其控制方法、高压氢环境下结构材料的性能劣化规律和氢脆评价方法、车载高压气态储氢体系轻量化设计方法、高压气态储氢体系安全性能预测和验证方法、高压储氢体系风险预测和控制方法等。
  
  浙江大学化工机械研究所所长郑津洋介绍,我国目前已具备了高压储氢容器、高压氢压缩机、固定式高压加氢站、移动式高压加氢站、高压加气机、超高压爆破试验装置、大容积高压疲劳试验装置等高压氢系统的建造能力,国内高压储氢、加氢技术已跃居世界先进水平,为氢能特别是氢燃料电池汽车的发展提供了有力的技术支撑。
  
  据悉,该所已研制出世界最大的固定式金属材料储氢罐,另外在车载轻质储氢罐研发也进展顺利,35兆帕的储氢罐已经实现国产化,70兆帕的正在研制。不过,运输用高压储氢容器存在重量大、储氢少等问题,这也是很多专家正努力攻关的难点。受现有技术水平的制约,这种容器只适用于将制氢厂的氢气输送给距离不太远、氢量不大的用户。
  
  高效安全是追求目标
  
  清华大学教授毛宗强提出,对于大量、长距离的氢气输送,可以考虑用管道。氢气的长距离管道输送已有60年的历史,最老的长距离氢气输送管道于1938年在德国鲁尔建成,总长达208千米,连接18个生产厂和用户,从未发生任何事故。世界最长的输氢管在法国和比利时之间,长约400千米。
  
  此外,以有机分子作为氢储存介质而形成的液体燃料为原料进行现场制氢,可以显著提高储氢效率,而且运输、储藏等基础设施比较完备,能满足国家氢能重大战略需求的中短期目标。有机液体氢化物储氢具有储氢量大,储存、运输、维护、保养安全方便,便于利用现有的储油和运输设备,可多次循环使用等优点。尤其是苯、甲苯、萘等是理想的液态储氢介质,储氢量远高于传统高压压缩储氢和储氢合金储氢。
  
  
  
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