【干貨】直指高壓儲氫技術(shù)“痛點”

氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，在儲運過程中極易發(fā)生泄漏。這種特殊性在開放空間里，對安全更有利，但是一旦散逸受阻，大量氫氣積聚，又可能造成人員窒息，且達到一定濃度的時候遇火就會燃燒，甚至爆炸。所以，在儲存和運輸時有很大的安全難度。當前國內(nèi)企業(yè)采用較多的儲運技術(shù)是高壓儲氫技術(shù)，如富瑞特裝、浙江巨化、北京科泰克、中國中氫等公司都采用該技術(shù)路線。

表為國內(nèi)采用高壓儲氫路線的部分相關(guān)企業(yè)

高壓儲氫時的加氫過程是一個儲氫氣源與使用單元的物質(zhì)和能量交換，使大量的高能氣體進入到空氣瓶中的過程。根據(jù)生產(chǎn)和使用的不同應用方式，高壓儲氫設(shè)備大致可分為三種車用高壓儲氫容器、高壓氫氣輸運設(shè)備、固定式高壓氫氣儲存設(shè)備。

無論采用哪種設(shè)備進行儲氫，都存在兩方面風險

1．壓力風險

（1）高壓氫氣儲運設(shè)備一般都在幾十個MPa下使用，儲存著大量的能量，因超溫、充裝過量等原因，設(shè)備有可能強度不足而發(fā)生超壓爆炸；

（2）車用儲氫容器和高壓氫氣運輸設(shè)備，需要頻繁重復充裝，不但原有的裂紋類缺陷有可能擴展，而且可能在使用過程中萌發(fā)出新的裂紋，導致疲勞破壞。

2．充裝風險

（1）高壓氫氣儲運設(shè)備在充裝氣體的時候，氣體介質(zhì)在壓力降低時會放出大量的熱量，通過熱的傳遞過程，使得設(shè)備的各連接部分溫度升高；

（2）溫度過高可能會使充裝氣體的人員受到損害，同時也改變了設(shè)備承壓材料的本構(gòu)關(guān)系，影響到承壓能力；

（3）在抽送或壓縮氫氣時、檢修、動火過程中各種原因?qū)е職錃馀c氧氣或其它助燃氣體混合，達到一定的濃度極限時，遇火源會引起爆炸事故。

（4）除了高壓儲氫存在一定安全風險外，其他儲氫方式也存在一些問題，如包含高壓儲氫的物理儲氫的安全性最差，且對儲罐材質(zhì)要求較高；

（5）化學儲氫通過生成穩(wěn)定化合物以實現(xiàn)儲氫，雖然安全性較高，但放氫較難，且難得到純度較高的氫氣；固態(tài)儲氫雖能一定程度上避免物理儲氫安全性低的問題，但也一定程度存在化學儲氫放氫難、儲氫密度不高等其他問題。

基于以上問題，對于氫氣儲運的安全問題建議從以下幾方面處理

1．加快輕質(zhì)、耐壓、高儲氫密度、高安全性的新型儲罐的研發(fā)工作；

2．完善化學儲氫技術(shù)中相關(guān)儲氫機理，以期從理論角度找到提高儲氫密度、降低放氫難度、提高氫氣濃度的方法；

結(jié)合氫能的利用工藝、條件，合成高效的催化劑，優(yōu)化配套的儲氫技術(shù)，以綜合提高氫能的利用效率；

3．提高各類儲氫技術(shù)的效率，降低儲氫過程中的成本，提高安全性，降低能耗，提高使用周期，探究兼顧安全性、高儲氫密度、低成本、低能耗等需求的方法；

4．復合儲氫技術(shù)的研發(fā)，綜合各類儲氫技術(shù)的優(yōu)點，采用兩種或多種儲氫技術(shù)共同作用。探究復合儲氫技術(shù)的結(jié)合機理，提高復合儲氫技術(shù)的效率。