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關于儲氫運氫的幾點小知識

2022-03-05 來源:張松氫能團隊 瀏覽數:741

在氫能全產業鏈中,氫的儲運是制約我國氫能和燃料電池產業發展的關鍵環節,因為氫氣特殊的物理、化學性能,使得它儲運難度大、成本較高。

 在氫能全產業鏈中,氫的儲運是制約我國氫能和燃料電池產業發展的關鍵環節,因為氫氣特殊的物理、化學性能,使得它儲運難度大、成本較高。
 
關于氫氣的儲運問題,業內一直在研討之中。目前的技術條件下,不同的運氫方式均有一定程度的危險性。高壓運輸方式具有易爆的危險性,液氫運輸方式在熱量丟失后,會氣化使容器內壓力越來越高,形成易爆的危險特征、管道運輸的輸氫管長期處于高壓下,易產生氫脆現象,使管道斷裂產生泄露。
 
高壓氣態儲氫
 
高壓氣態儲氫存在一定的危險性,但能通過適當的方式降低風險。在高壓運輸方式中,目前美國已出臺了相應的標準設計,如長管拖車需符合DOT-3AA/3AAX壓縮氣體運輸標準,使其安全系數達到2.48、出臺的E-8009標準,限定了儲氫材料的鋼材成分以及可承受的壓力等;我國上海則通過控制運氫外部溫度和時間段來提高運氫的安全性,如當戶外氣溫大于30℃,僅能在夜間運輸。高壓氣體運輸方式存在一定的危險性,但能通過適當的方式降低風險。
 
液氫運輸
 
液氫運輸安裝卸壓閥調節內部壓力,無明火狀態不構成危險。由于液氫運輸的儲氫裝置不能完全的隔熱,會造成液氫蒸發使裝置內壓力增大,但可在裝置上安裝卸壓閥,調節裝置內部壓力,且氫氣排出后擴散迅速,在戶外無明火狀態不會構成危險。
 
管道運輸
 
管道運輸的輸氫管材料選用鋁制復合材料,防止氫脆發生。管道使用的高強度鋼如錳鋼、鎳鋼等,若長期處于高壓氫氣的環境下,內部分子易受氫氣分子入侵,使強度變低,但鋁結構受此類影響較小,可采用鋁制合金作為內層材料,降低氫脆現象。
 
運氫成本計算
 
在當前氫能源發展的現實情況下,氫氣的運輸需要基于考慮運輸過程的能量效率、氫的運輸量、運輸過程氫的損耗和運輸里程。在用量小、用戶分散的情況下,氣氫通常通過儲氫容器裝在車、船等運輸工具上進行輸送,液氫運輸多用車船等運輸工具,氫氣用量大時一般采用管道輸送。
 
估算當運輸距離為50km時,長管拖車的運輸成本為5.43元/kg(0.49元/Nm³),運輸距離為500km時,運輸成本高達20.18km/kg(1.80元/Nm³),考慮到經濟性問題,長管拖車運氫一般適用于200km內的短距離運輸。
 
估算當管道運能利用率達到100%時,輸送距離為100km,運氫成本為1.20元/kg(0.12元/Nm³),差不多是同等距離下氣氫拖車成本的1/5,但當管道運能利用率僅為20%時,管道運輸成本和氣氫拖車運輸成本相當。
 
液氫運輸成本對距離變動比較不敏感,估算運輸距離為50-500km時,液氫運輸價格在13.51-14.01元/kg(1.21-1.25元/Nm³)。
 
綜合來看,運輸距離在250km以內,長管拖車的運輸成本比液氫罐車成本低,超過250km時液氫罐車運輸更具優勢,超長距離運輸時管道運輸則是最優解決方案,根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》中提出的儲運發展路徑,中期2030年氫氣的儲運以氣態高壓、低溫液態相結合,遠期2050年氫氣管網密布將成為主要的運輸方式。
閱讀上文 >> 氫氣的輸運情況與經濟性分析
閱讀下文 >> 加氫站技術規范及系統安全的防爆控制部件

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