氢气的主要存储方式

2019-06-18 11:11:00  行业动态

要想高效率稳定的存储氢,就要使得同样的存储空间装下更多的氢,也就是要高密度存储氢,并且要保证存储过程中的稳定与安全。然而,氢是所有元素中较轻的,其在常温常压下为气态,密度只有水的万分之一,因此高密度储存氢的难度非常大。当前,氢能的存储方式主要有低温液态储氢、高压气态储氢、金属氢化物储氢和有机液态储氢等,这几种储氢方式有各自的优点和缺点。


二、不同储氢技术的优劣及应用现状

低温液态储氢是全球研发重点,我国民用受限

将氢气以液态的形式储存有很多好处。首先,液态氢具有很高的密度,体积比容量大,体积占比小,能够使得储运简单。但是问题就在于,把气态的氢变成液态的氢较难,要液化1kg的氢气就要消耗4-10千瓦时的电量。并且,为了能够稳定的储存液态氢,需要耐超低温和保持超低温的特殊容器,该容器需要抗冻、抗压,且必须严格绝热。因此,这种容器除了制造难度大,成本高昂之外,还存在易挥发、运行过程中安全隐患多等问题。


液氢储运是当前的研发重点,日、美、德等国已将液氢的运输成本降低到高压氢气的八分之一左右。日本企业为了支撑液氢供应链体系的发展,解决液氢储运方面的关键性技术难题,投入了大量研发,推出的产品大多已经进入实际检验阶段,如日本企业开发的大型液氢储运罐,通过真空排气设计保证了储运罐高强度的同时实现了高阻热性。


目前,低温液态储氢已应用于车载系统中,在全球的加氢站中有较大范围的应用。但是在车载系统中的应用不成熟,存有安全隐患。液氢加氢站在日本、美国及法国市场比较多,目前全球大约有三分之一以上的加氢站是液氢加氢站。虽然如此,但我国的液氢工厂仅为航天火箭发射服务,受法规所限,还无法应用于民用领域。并且,受限于技术,国内的应用成本很高。


高压气态储氢应用普遍

当前高压气态储氢技术比较成熟,是目前常用的储氢技术。该技术是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前,高压气态储氢容器主要分为纯钢制金属瓶(I型)、钢制内胆纤维缠绕瓶(II型)、铝内胆纤维缠绕瓶(III型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(IV型)4个类型。


由于高压气态储氢容器I型、II型储氢密度低、安全性能差,难以满足车载储氢密度要求;而III型、IV型瓶由内胆、碳纤维强化树脂层及玻璃纤维强化树脂层组成,明显减少了气瓶质量,提高了单位质量储氢密度。因此,车载储氢瓶大多使用III型、IV型两种容器。


III型瓶以锻压铝合金为内胆,外面包覆碳纤维,使用压力主要有35 MPa、70 MPa两种。中国车载储氢中主要使用35 MPa的III型瓶,中国70 MPa瓶III型的使用标准GB T 35544—2017《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》已经颁布,并开始在轿车中小范围应用。

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