常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度**小的气体,氢气的密度只有空气的1/14,即氢气在1标准大气压和0℃,氢气的密度为。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体(由于氢气具有可燃性,安全性不高,飞艇现多用氦气填充)。氢气是相对分子质量**小的物质,主要用作还原剂。氢气(H2)**早于16世纪初被人工制备,当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–1781年,亨利·卡文迪许发现氢元素,氢气燃烧生成水(2H₂+O₂点燃=2H₂O),拉瓦锡根据这一性质将该元素命名为“hydrogenium”(“生成水的物质”之意,"hydro"是“水”,"gen"是“生成”,"ium"是元素通用后缀)。19世纪50年代英国医生合信()编写《博物新编》(1855年)时,把"hydrogen"翻译为“轻气”,意为**轻气体。工业上一般从天然气或水煤气制氢气,而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中,造成“氢脆”现象,使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料(如蒙耐尔合金),设计也更加复中国实现氢气的低温制备和存储,荣获科技部2017年度中国科学进展。 氢气的运输通常根据储氢状态的不同和运输量的不同而不同,下图展示了氢气的各种运输方式。广西管束氢气运输车
氢气钢瓶:搬运气瓶(组)必须轻拿轻放,避免碰撞产生火花;氢气瓶(组)必须垂直放置在平整的地面上,远离热源;气瓶(组)放置平稳后,接好用气软管,缓慢打开瓶阀,然后立马关上,用可燃气体检测仪或肥皂水对汇流排、阀门进行检查,确保无漏气后,缓慢打开全部瓶阀;若发现有瓶阀、阀盖、阀杆轻微泄漏,则需关闭瓶阀和连接用气系统的阀门,放空汇流排内的余气,用防爆工具对漏点进行紧固,处理不了的可视实际情况减用或停用;当发现钢瓶漏气时,首先打开门窗,进行通风换气,要严禁一切明火,不要开关电器,同时查找漏气原因,针对不同情况予以处理。.氢气管束车:氢气管束集装箱挂车进站停靠稳定后,必须熄火,拖头与挂车分离后,驶离气站操作区域,轮胎垫好三角木,才能进入下一步工作;接好卸气软管,用氮气或少量氢气置换卸气软管;缓慢打开管束式集装箱所有瓶阀,缓慢开启卸气主阀,在高压氢气减压阀前要进行仔细查漏,确保无漏后才能往下一道工序送气,让纯净氢气置换汇流排管道,确保置换完成后,切换至满车使用,此时应再次对所有供气管道设备进行查漏,确保无漏后才能供气使用;关闭原低压车的供气阀门,此时应观察几分钟,确保切换的气源正常供给后。 新疆做氢气运输和存储的公司氢气是相对分子质量小的物质,主要用作还原剂。
测算过程如下表:氢气管网相比长管拖车具备成本优势。由于压缩每公斤氢气所消耗的电量是一定的。管道运氢成本增长的驱动因素主要是与输送距离正相关的管材折旧及维护费用。当输送距离为100km时,运氢成本为,为同等距离下气氢拖车成本的1/5,通过管道运输氢气是一种降低成本的可靠方法。管道运氢成本很大程度上受到需求端的影响。虽然测算结果显示管道运氢成本较低,但达到该成本的前提是管道的运能利用率达到100%,即加氢站有足够的氢气需求。运氢成本随着利用率的下降而上升,当运能利用率为20%时,管道运氢的成本已经接近长管拖车运氢。在当前加氢站尚未普及、站点较为分散的情况下,管道运氢的成本优势并不明显。但随着氢能产业逐步发展,氢气管网终将成为低成本运氢方式的选择。液氢罐车运输:适合长距离运输,国内外应用差距明显液氢运输相比气氢效率更高,但国内应用程度有限液氢罐车运输系统由动力车头、整车拖盘和液氢储罐3部分组成。由于液氢的运输温度需保持在-253℃以下,与外部环境温差较大,为保证液氢储存的密封和隔热性能,对液氢储罐的材料和工艺有很高的要求,使其初始投资成本较高。液氢罐车运输具有更高的运输效率,但液化过程能耗大。
氢气输送是氢能利用的重要环节。一般而言,氢气生产厂和用户会有一定的距离,这就存在氢气输送的需求。按照氢在输运时所处状态的不同,可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。根据氢的输送距离、用氢要求及用户的分布情况,气氢可以用管网,或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。管网输送一般适用于用量大的场合,而车、船运输则适合于量小、用户比较分散的场合。液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。氢气的输送之所以效率低,原因在于储氢密度太低。目前各种输送氢气的方法实际是输送储存的氢。如果储氢密度提高了,输送氢气的效率自然也就提高。现在科学家大胆设想氢一电共同输送,可望大幅度提高能量输送效率。该设想是在特大规模的太阳能发电中心,人们首先利用光伏光电或太阳能热发电获得大量的电力,再利用这些可再生能源获得的清洁电力,电解水制氢,继而液化氢气得到液氢。利用多层同轴电缆,同时输送液氢和电。电缆中心输送液氢。氢气作为燃料,主要还是通过氢燃料电池,将氢能转化为电能。
体积能量密度达到·L-1,是气氢15MPa运输压力下的。因此将氢气深冷至21K液化后,再利用槽罐车或者管道运输可提高运输效率。槽罐车的容量大约为65m3,每次可净运输约4000kg氢气,国外加氢站采用槽车液氢运输的方式要略多于气态氢气的运输方式。液氢管道都采用真空夹套绝热,由内外两个等截面同心套管组成,两个套管之间抽成高度的真空。除了槽罐车和管道,液氢还可以利用铁路和轮船进行长距离或跨洲际输送。深冷铁路槽车长距离运输液氢是一种既能满足较大输氢量又是比较快速、经济的运氢方法。这种铁路槽车常用水平放置的圆筒形杜瓦槽罐,其储存液氢的容量可达到100m3,特殊大容量的铁路槽车甚至可以运输120~200m3的液氢。目前*有非常少量的氢气采用铁路运输。表1定性地比较了上述几种方式的适用场合、运输量、技术成熟程度、应用情况及其优缺点。尽管氢气运输方式众多,但从发展趋势来看,在今后相当长一段时期内加氢站氢气主要通过长管拖车、槽车和气氢管道进行运输。因此,本文对这三种运输方式进行了更为深入的研究。2氢气运输成本分析氢气的运输成本足选择氢气运输方式的重要指标。为了计算氢气的运输成本,本研究小组基于Excel开发了氢气运输成本模型。 每瓶氢气在使用到尾气时,应保留瓶内余压在,小不得低于,应将瓶阀关闭,以保证气体质量和使用安全。贵州工业氢气运输方式
制氢环节主要包括电解水制氢、煤制氢、天然气制氢、生物质制氢、光解制氢、热化学制氢、工业副产氢等方式。广西管束氢气运输车
采用密封容器或管道运输至目的地再进行调压的技术方案。具体输送工具有集装格、集装管束及管道运输等三种。1.集装格集装格是采用钢结构框架将10-16只容积40L的单瓶集装在一起采用常规车辆进行运输,钢瓶压强可以达到15-20Mpa。由于钢瓶自重较大,运输氢气的重量*占钢瓶重量的,运输效率低下,成本高。但集装格操作简单,运输方式灵活,适合于短距离、少量需求的供应。2.集装管束集装管束运输车(tubetrailer)也称为管状集装箱,是将多只(通常6-10只左右)大容积无缝高压钢瓶通过瓶身两端的支撑板固定在框架中构成,采用大型拖车运输。集装管束前端配备安全仓,其中设置爆破片安全泄放装置,后端为操作仓中配置测温、测压仪表及控制阀门和存放气管路系统。国内主要生产商中集安瑞科生产的集装管束承受压力20Mpa,每次可装载氢气约4000Nm3,重约460kg。3.管道运输管道运输通过在地下埋设无缝钢管系统进行氢气输送,管道内氢气压力一般4Mpa,输送速度可达到20m/秒。管道运输具有速度快、效率高的优点,但初始投资较高。目前,氢气管道在美国及欧洲采用较多,我国国内则相当少见。我国已知有一定规模的管道项目有两个:济源-洛阳(25km)及巴陵-长岭(43km)两个。广西管束氢气运输车
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