氫氣的主要存儲方式

2019-06-18 11:11:00  行業動態

要想高效率穩定的存儲氫,就要使得同樣的存儲空間裝下更多的氫,也就是要高密度存儲氫,并且要保證存儲過程中的穩定與安全。然而,氫是所有元素中較輕的,其在常溫常壓下為氣態,密度只有水的萬分之一,因此高密度儲存氫的難度非常大。當前,氫能的存儲方式主要有低溫液態儲氫、高壓氣態儲氫、金屬氫化物儲氫和有機液態儲氫等,這幾種儲氫方式有各自的優點和缺點。


二、不同儲氫技術的優劣及應用現狀

低溫液態儲氫是全球研發重點,我國民用受限

將氫氣以液態的形式儲存有很多好處。首先,液態氫具有很高的密度,體積比容量大,體積占比小,能夠使得儲運簡單。但是問題就在于,把氣態的氫變成液態的氫較難,要液化1kg的氫氣就要消耗4-10千瓦時的電量。并且,為了能夠穩定的儲存液態氫,需要耐超低溫和保持超低溫的特殊容器,該容器需要抗凍、抗壓,且必須嚴格絕熱。因此,這種容器除了制造難度大,成本高昂之外,還存在易揮發、運行過程中安全隱患多等問題。


液氫儲運是當前的研發重點,日、美、德等國已將液氫的運輸成本降低到高壓氫氣的八分之一左右。日本企業為了支撐液氫供應鏈體系的發展,解決液氫儲運方面的關鍵性技術難題,投入了大量研發,推出的產品大多已經進入實際檢驗階段,如日本企業開發的大型液氫儲運罐,通過真空排氣設計保證了儲運罐高強度的同時實現了高阻熱性。


目前,低溫液態儲氫已應用于車載系統中,在全球的加氫站中有較大范圍的應用。但是在車載系統中的應用不成熟,存有安全隱患。液氫加氫站在日本、美國及法國市場比較多,目前全球大約有三分之一以上的加氫站是液氫加氫站。雖然如此,但我國的液氫工廠僅為航天火箭發射服務,受法規所限,還無法應用于民用領域。并且,受限于技術,國內的應用成本很高。


高壓氣態儲氫應用普遍

當前高壓氣態儲氫技術比較成熟,是目前常用的儲氫技術。該技術是采用高壓將氫氣壓縮到一個耐高壓的容器里。目前,高壓氣態儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶(I型)、鋼制內膽纖維纏繞瓶(II型)、鋁內膽纖維纏繞瓶(III型)及塑料內膽纖維纏繞瓶(IV型)4個類型。


由于高壓氣態儲氫容器I型、II型儲氫密度低、安全性能差,難以滿足車載儲氫密度要求;而III型、IV型瓶由內膽、碳纖維強化樹脂層及玻璃纖維強化樹脂層組成,明顯減少了氣瓶質量,提高了單位質量儲氫密度。因此,車載儲氫瓶大多使用III型、IV型兩種容器。


III型瓶以鍛壓鋁合金為內膽,外面包覆碳纖維,使用壓力主要有35 MPa、70 MPa兩種。中國車載儲氫中主要使用35 MPa的III型瓶,中國70 MPa瓶III型的使用標準GB T 35544—2017《車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶》已經頒布,并開始在轎車中小范圍應用。

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