近年来,我国氢能燃料电池技术整体上取得了长足的发展,社会各界都看好氢能与燃料电池的市场前景,但能不能商业化推广,与其产业链完善度、技术成熟度、成本等都息息相关。电堆是燃料电池系统的动力,目前我国电堆生产能力薄弱,主要是因为研发电堆的科技投入比较少,电堆的寿命及可靠性还存在问题,完善提高还需时间,需要投入大量研发。寿命试验一项就需要多次验证,资金花费很大,而目前的投入还远远不够。只有性能、可靠性和稳定性达到相当高的水平,产品成熟了才能投入市场。目前工业上氢气的制造主要有水电解制氢气甲醇裂解制氢气、天然气裂解制氢气、氨分解制氢气等几种制造方式。新疆氢气运输存储
当前氢能产业已经进入快速发展阶段。2021年,全球氢气产量约为每年7000万吨。中国是世界上比较大的氢气生产国,每年产量2200万吨,约占世界产量的三分之一。但由于氢气体积能量密度极低且液化困难,其运输成本远远超过石油及天然气等传统燃料,达到交货成本的6%左右。而且随着规模经济与技术进步导致的制氢成本下降,运输成本的比重还会不断增加。氢气的输运包括工业钢瓶、集装格、长管拖车、气体管道、液态氢气、有机液体、储氢合金等方法。单个工业氢气钢瓶的容积为40L,压力为15MPa,储氢为0.5kg。集装格由9~20个氢气钢瓶组成,储氢3~10kg,主要是实验室规模的氢气输运。100kg以上的氢气输运方法主要是长管拖车、气体管道、液态氢气。新疆氢气运输存储氢气输运方法主要是长管拖车、气体管道、液态氢气。
必须使氢的能量密度更高才能用于运输。有三种方法可以做到这一点。氢可以被压缩,液化或化学结合。在相同能量下,压缩到800个大气压的氢气所占体积比汽油大3倍。如果车辆要携带足够的氢气以实用,则必须达到此密度。每平方英寸800巴的压力达到6吨或12,000磅。将这种压力容纳在轻型罐中非常困难。灾难性坦克故障释放的能量与相等重量的一样多。由度钢制成的储罐重量是其所含氢的100倍。使用钢制储罐的卡车或汽车不切实际,因为储罐的重量几乎是车辆的重量。由碳纤维制成的高压氢气罐可能是一种解决方案。碳纤维是用于飞机和体育用品的材料。典型的18轮半卡车载有两个90加仑的油箱,可行驶750英里。典型的4缸轿车具有18加仑的油箱,可行驶575英里。
对于管道运输一个很重要的安全问题是氢脆。如锰钢、镍钢以及其它钢,若长期暴露在氢气中,尤其在高温高压下,其强度会降低,导致失效。但是铝和一些合成材料,就不会发生氢脆,因此通过选择合适的材料,可降低因氢脆产生的安全风险。上海加氢站氢气运输方案的选择到2010年加氢站的规模都较小。采用槽车液氢运输的成本为·kg-1,远低于采用长管拖车运输的成本约为·kg-1,但考虑到氢气液化厂投资大,氢气液化消耗氢气热值30%以上,经济性较差,更重要的是上海还没有液氢工业基础,因此液氢运输不适合近期加氢站的发展。同样,由于氢气流量低,铺设管道投资大,因此综合比较来看,2010年前加氢站采用长管拖车运输氢气更符合实际。当燃料电池汽车的数量逐渐增长到万辆级、十万辆级,每天的氢气消耗也逐渐增长到30t和300t,加氢站的数量达到上百座,部分站的规模也较大。若全部采用长管拖车运输,由于长管拖车过多造成调配困难,此时可考虑建立氢气液化示范厂,且液化厂已经具有规模经济性,采用液氢输送优势明显。另外还可考虑铺设管道为氢源点附近的加氢站网络输送氢气,对规模较小的加氢站仍可采用长管拖车运输。 氢能发展已经越来越受到各国、能源生产企业、装备制造企业和研究机构的关注。
在氢能全产业链中,氢的储运是制约我国氢能和燃料电池产业发展的关键环节,因为氢气特殊的物理、化学性能,使得它储运难度大、成本较高。关于氢气的储运问题,业内一直在研讨之中。目前的技术条件下,不同的运氢方式均有一定程度的危险性。高压运输方式具有易爆的危险性,液氢运输方式在热量丢失后,会气化使容器内压力越来越高,形成易爆的危险特征、管道运输的输氢管长期处于高压下,易产生氢脆现象,使管道断裂产生泄露。高压气态储氢高压气态储氢存在一定的危险性,但能通过适当的方式降低风险。在高压运输方式中,目前美国已出台了相应的标准设计,如长管拖车需符合DOT-3AA/3AAX压缩气体运输标准,使其安全系数达到、出台的E-8009标准,限定了储氢材料的钢材成分以及可承受的压力等;我国上海则通过控制运氢外部温度和时间段来提高运氢的安全性,如当户外气温大于30℃,能在夜间运输。高压气体运输方式存在一定的危险性,但能通过适当的方式降低风险。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。四川氢气运输商家
氢能尚不具备应用于储能领域的条件。新疆氢气运输存储
氢能可推动可再生能源的加速部署氢能大规模部署(或氢气衍生的燃料和大宗商品)可以推动对可再生能源发电需求的增长。IRENA估计,2050年将有19艾焦氢气由可再生能源电力制取,占终端能源消耗的5%和发电量的16%。而氢运输过程中会造成重大能量损失,可能会使氢能供应的电力需求成倍增加。因此大规模部署氢气将对电力行业产生重大影响,并且为可再生能源部署带来更多机会,可通过制氢提高电力系统灵活性电解槽可在几分钟甚至几秒钟内增加或降低产量,新兴的质子交换膜电解槽比碱性电解槽响应速度更快,因此可利用电解槽缓解电网拥堵,这有助于减少对波动性可再生能源的削减。同时,可再生能源电力可通过制氢来输送。氢气可用于季节性存储波动性可再生能源电力到2050年,高比例风能和太阳能并网将使储能需求增长,将可再生能源制氢与储氢相结合,可以为能源系统提供长期的季节灵活性。储氢可以以多种方式进行。新疆氢气运输存储
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