關于儲氫運氫的幾點小知識

 

關于氫氣的儲運問題，業內一直在研討之中。目前的技術條件下，不同的運氫方式均有一定程度的危險性。高壓運輸方式具有易爆的危險性，液氫運輸方式在熱量丟失后，會氣化使容器內壓力越來越高，形成易爆的危險特征、管道運輸的輸氫管長期處于高壓下，易產生氫脆現象，使管道斷裂產生泄露。

 

 

高壓氣態儲氫存在一定的危險性，但能通過適當的方式降低風險。在高壓運輸方式中，目前美國已出臺了相應的標準設計，如長管拖車需符合DOT-3AA/3AAX壓縮氣體運輸標準，使其安全系數達到2.48、出臺的E-8009標準，限定了儲氫材料的鋼材成分以及可承受的壓力等；我國上海則通過控制運氫外部溫度和時間段來提高運氫的安全性，如當戶外氣溫大于30℃，僅能在夜間運輸。高壓氣體運輸方式存在一定的危險性，但能通過適當的方式降低風險。

 

 

液氫運輸安裝卸壓閥調節內部壓力，無明火狀態不構成危險。由于液氫運輸的儲氫裝置不能完全的隔熱，會造成液氫蒸發使裝置內壓力增大，但可在裝置上安裝卸壓閥，調節裝置內部壓力，且氫氣排出后擴散迅速，在戶外無明火狀態不會構成危險。

 

 

管道運輸的輸氫管材料選用鋁制復合材料，防止氫脆發生。管道使用的高強度鋼如錳鋼、鎳鋼等，若長期處于高壓氫氣的環境下，內部分子易受氫氣分子入侵，使強度變低，但鋁結構受此類影響較小，可采用鋁制合金作為內層材料，降低氫脆現象。

 

 

在當前氫能源發展的現實情況下，氫氣的運輸需要基于考慮運輸過程的能量效率、氫的運輸量、運輸過程氫的損耗和運輸里程。在用量小、用戶分散的情況下，氣氫通常通過儲氫容器裝在車、船等運輸工具上進行輸送，液氫運輸多用車船等運輸工具，氫氣用量大時一般采用管道輸送。

 

估算當運輸距離為50km時，長管拖車的運輸成本為5.43元/kg（0.49元/Nm³），運輸距離為500km時，運輸成本高達20.18km/kg（1.80元/Nm³），考慮到經濟性問題，長管拖車運氫一般適用于200km內的短距離運輸。

 

估算當管道運能利用率達到100%時，輸送距離為100km,運氫成本為1.20元/kg（0.12元/Nm³），差不多是同等距離下氣氫拖車成本的1/5,但當管道運能利用率僅為20%時，管道運輸成本和氣氫拖車運輸成本相當。

 

液氫運輸成本對距離變動比較不敏感，估算運輸距離為50-500km時，液氫運輸價格在13.51-14.01元/kg（1.21-1.25元/Nm³）。

 

綜合來看，運輸距離在250km以內，長管拖車的運輸成本比液氫罐車成本低，超過250km時液氫罐車運輸更具優勢，超長距離運輸時管道運輸則是最優解決方案，根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》中提出的儲運發展路徑，中期2030年氫氣的儲運以氣態高壓、低溫液態相結合，遠期2050年氫氣管網密布將成為主要的運輸方式。