柴油发动机在巡航速度下可实现35%的效率。汽油发动机在巡航速度下可实现25%的效率。两种车辆都可以转换为氢气运行。可以使用内燃机(ICE),使效率达到35%。或者,可以使用燃料电池,效率达到45%。钢罐的空间,重量和费用使其不切实际。能源效率方面的任何提高都将被拖运非常重的坦克所造成的损失所抵消。如此大小和性能的碳纤维储罐不存在,它们只是目标。相比之下,汽油需要一个小型的低技术含量的油箱。一辆40吨的卡车可以将26吨的汽油输送到传统的加油站。对于繁忙的车站,每天交付一次就足够了。一辆载有压缩氢的40吨卡车只能运送400公斤。那是因为罐的重量能够容纳200个大气压。空卡车的重量几乎相当于整辆卡车的重量。压缩氢气罐必须坚固。如果储罐破裂。根据站内氢气储存相态不同,加氢站又分为气氢加氢站和液氢加氢站。江苏氢气运输概念
当加氢站数量少时,运输成本可高达·kg-1。随着加氢站数量的增加和加氢站规模的增大,成本逐渐降低。但是在加氢站数量较少时,成本在下降过程中出现波动,这与长管拖车利用效率有关,例如当加氢站规模750kg·d-1时,长管拖车处于高负荷工作状态,但当规模增加到900kg·d-1时,由于需要增加管束,降低长管拖车总体负荷强度,利用率降低,所以运输成本上升。当加氢站网络的数量达到8个后,运输成本逐渐稳定在·kg-1。图2是液氢的运输成本。可看到,随着加氢站数量和规模的增加,液氢的运输成本快速降低。液氢槽车运输氢气的比较低成本为·kg-1,将近为长管拖车的1/6。图3是氢气通过管道运输的运输成本,管道的运输距离也为50km。可看到,氢气的运输成本随每个加氢站规模的增加而迅速减少,但是三条曲线基本重叠,说明加氢站数量的增加并不减少氢气运输成本,其原因是增加加氢站需要另外铺设氢气管道。 天津氢气运输槽罐车液态氢的运输得到回报,每日运输量为10吨,运输距离超过200公里时,液态氢的运输相当有优势。
氢气用作汽车能源的主要问题成本高。地球上氢气储量固然丰富,但以目前的技术,制取氢的成本太高。用电解水的方法制取氢,是目前工业上主要的生产氢气的方法,如果用这种方法制取氢气,再把氢气用作汽车燃料,从能源效率上来讲是不合算的。储带不便。氢气在汽车上的储带十分不便。气态储带,能量密度低的缺点很突出,如果要求氢气汽车与汽油汽车保持同样的行驶里程,则储气罐的体积约为汽油油箱的20倍;这对解决必要的行驶里程相当困难;液态储带要求-253℃的低温,需要采用隔热的油箱,且有蒸发损失,成本很高;金属氢化物储带(即气态氢在200~250个大气压下与某种金属化合,形成几毫米大小的固体金属氢化物,把这种金属氢化物带在汽车上,使用时将其加热分解,释放出氢气供内燃机燃烧,剩余金属可再次与氢气化合,循环使用)方式进展较大,似有更好的前景。动力性较差。氢气虽然热效率高,但其密度很小,在气缸中将挤占相当一部分容积,影响空气量,反过来也影响了氢气量。此外,氢的单位质量热值虽然高,但单位容积热值低。这都会影响氢气发动机的动力性。
宇宙中丰富的元素一直被吹捧为潜在的无排放能源救星。氢能的工业应用由来已久,1807年发明了辆氢动力汽车,1888年开始进行氢元素的工业合成。即使是的绿色产氢技术,“质子交换膜”(PEM)电解技术在20世纪70年代就被发现了。在20世纪70年代、80年代和21世纪初的几次对绿色氢能的热情消退之后,对于这种新能源发展的乐观情绪逐渐升温,氢能终将迎来它的辉煌时刻。零排放电力价格暴跌由于太阳能和风能相当,或者在阳光充足的地区,比以化石燃料为基础的电力要便宜得多。液态氢运输适用距离应该超过400-1000km,并且运输温度应该保持在-253°C左右。
其昂贵的投资使氢气运输成本基本维持不变。当加氢站规模达到1500kg·d-1时,氢气的运输成本大约为6元·kg-1。单从运输方面的成本来看,三种运输方式中以液氢运输成本比较低,管道运输比较高。注意此液氢运输成本没有包含氢气液化及蒸发成本,氢气液化设备的投资非常巨大,一个日处理量为120t氢气的液化厂投资约为9千万美元。Syed等计算了规模为3×104kg·h-1的氢气液化成本,达到·kg-1,若考虑到此,长管拖车运输氢气的成本在目前还是比较低的。由于长管拖车运输和槽车运输技术都非常成熟,通过技术进步降低设备成本不大可能。但是今后生产规模扩大后能降低部分成本。3能耗分析氢气首先经过压缩或液化后再进行运输,这些过程都需要消耗能量。Bossel等深入地比较了压缩和液化的能耗以及氢气道路运输的能耗,可为氢气运输方式的选择提供参考。氢气的高热值为142MJ·kg-1,如果将氢气压缩到20MPa,大约消耗能量14MJ·kg-1,相当于氢气内能的10%左右。液化能耗很高,具有明显的规模效益。当液化量很少时,液化能耗甚至高于氢气的热值,当液化量达到1000kg·h-1时,液化能耗仍超过40MJ·kg-1,是低热值的30%以上。对于一般规模的液化厂,氢气液化能耗大约为压缩能耗的3倍。 氢能的贮存技术与制氢技术同样重要,必须在经济和安全上可行。安徽氢气运输 山东
高纯氢气常用于热电等气相色谱仪的载气高纯氢气常用于浮法玻璃的制造保护气体高纯氢气常用于灯丝的还原.江苏氢气运输概念
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,和如何储存一样可以分为: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。氢气运输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,同时利用液氢极低的温度保持外层金属处于超导状态,因为没有电阻,电流通过就不会发热,就能大规模输送电,也减少了输电的损耗。 江苏氢气运输概念
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