关于储氢运氢的几点小知识
发布时间: 2022-03-01
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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2.48、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℃,仅能在夜间运输。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。


液氢运输


液氢运输安装卸压阀调节内部压力,无明火状态不构成危险。由于液氢运输的储氢装置不能完全的隔热,会造成液氢蒸发使装置内压力变大,但可在装置上安装卸压阀,调节装置内部压力,且氢气排出后扩散迅速,在户外无明火状态不会构成危险。


管道运输


管道运输的输氢管材料选用铝制复合材料,防止氢脆发生。管道使用的高强度钢如锰钢、镍钢等,若长期处于高压氢气的环境下,内部分子易受氢气分子入侵,使强度变低,但铝结构受此类影响较小,可采用铝制合金作为内层材料,降低氢脆现象。


运氢成本计算


在当前氢能源发展的现实情况下,氢气的运输需要基于考虑运输过程的能量效率、氢的运输量、运输过程氢的损耗和运输里程。在用量小、用户分散的情况下,气氢通常通过储氢容器装在车、船等运输工具上进行输送,,液氢运输多用车船等运输工具,氢气用量大时一般采用管道输送


估算当运输距离为50km时,长管拖车的运输成本为5.43元/kg(0.49元/Nm³),运输距离为500km时,运输成本高达20.18km/kg(1.80元/Nm³),考虑到经济性问题,长管拖车运氢一般适用于200km内的短距离运输。


估算当管道运能利用率达到百分之100时,输送距离为100km,运氢成本为1.20元/kg(0.12元/Nm³),差不多是同等距离下气氢拖车成本的1/5,但当管道运能利用率仅为20%时,管道运输成本和气氢拖车运输成本相当。


液氢运输成本对距离变动比较不敏感,估算运输距离为50-500km时,液氢运输价格在13.51-14.01元/kg(1.21-1.25元/Nm³)。


综合来看,运输距离在250km以内,长管拖车的运输成本比液氢罐车成本低,超过250km时液氢罐车运输更具优势,超长距离运输时管道运输则是至优解决方案,根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》中提出的储运发展路径,中期2030年氢气的储运以气态高压、低温液态相结合,远期2050年氢气管网密布将成为主要的运输方式。


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