儲運氫氣的一種方式是儲氫瓶,傳統儲氫瓶要么需要高壓壓縮氫氣,要么需要低溫液化氫氣,不僅成本高昂,而且安全技術要求極為嚴苛。而有研工程技術研究院新能源事業部總經理李菁介紹的一款固態儲氫瓶,在常溫常壓下就可以實現氫氣儲存和釋放,而且儲氫密度和高壓儲氫瓶差不多。
李菁說:“這里面是固態儲氫材料,靠它來吸收和釋放氫氣,氫氣會在它表面從原子變成分子,然后進到材料的結構里面,從而實現存儲。就相當于它給氫氣提供了好多‘房子’,氫氣會‘跑’到房間里去,需要出來的時候稍微加熱,氫氣就從‘房間’里跑出來了。 ”
目前,國內固態儲氫瓶、儲氫罐單罐儲氫量最高可達1噸,循環使用壽命超過3000次。不久前,一臺已完成充氫作業的大型固態儲氫設備順利裝船,成功出海,打通了中國氫能儲運企業“走出去”的物流通道,標志著我國自主研發的固態儲氫技術在氫能儲運領域取得新突破。
在各種氫氣儲運方式中,管網是長距離儲運最高效和經濟的方式。中國氫能聯盟戰略指導委員會常務副主任、中國工程院院士干勇對此進行過對比。
干勇說:“管網是最佳的儲運模式,成本很低,每公斤1000公里也就3元左右,是槽車運輸成本的1/20。在當地(制氫)如果是15元每公斤的成本,通過運輸到了應用區域,大概也就在每公斤20元以內。 ”
當前,我國氫氣管道進入快速發展期。去年12月,我國首條跨省區、長距離純氫輸送管道——內蒙古烏蘭察布至京津冀地區氫氣輸送管道示范工程安全論證通過審查,標志著項目在安全設計層面取得關鍵突破。據不完全統計,包括天然氣摻氫管道在內,全國氫氣管道規劃總長度已經超過7000公里。穿山越海的管道,助力氫儲運實現“瓶頸突圍”。
此外,氫氣管道重要部件和材料也取得重大突破。李菁展示了一些粉末,把它們涂在氫氣管道內壁,可以有效預防氫氣腐蝕導致管道損傷的“氫脆”現象。
李菁稱:“談及管道運輸,比如長輸管線,可能存儲的壓力會比較高一些,材料本身會有‘氫脆’,特別是在管道焊縫位置。如果發生‘氫脆’,可能會造成一些安全風險。通過這種阻氫涂層,讓氫進不到焊縫里去,管道就會延長使用壽命,并且進一步增強安全性。”
雖然當前氫氣儲運已經很安全,但萬一發生泄漏,有沒有最后一道安全防線?河南日立信股份氫能事業部市場部經理王昕介紹,我國掌握了氫氣泄漏探測核心技術,推出了氫氣濃度探測器、氫氣檢漏儀、氫氣濃度傳感器、在線氫氣分析儀等一系列安全防護設備。
王昕表示:“一旦發生泄漏,可以第一時間產生反應。比如一級報警,會聯動風機等設備趕緊處理;二級報警,可能立馬叫停,會讓整個設備全部停電。”
根據氫能業內設定的目標,在氫能儲運環節,到“十五五”末,百公里儲運成本要下降到3到5元,比2025年水平下降50%。通過規模化儲運網絡大幅提升儲運效率,攤薄成本。
中國氫能聯盟戰略指導委員會委員、中國科學院院士鄭南峰說:“高壓儲氫,特別是IV型氫氣瓶,包括一些短距離運輸用到的高壓儲氫瓶,像52兆帕的Ⅲ型氫氣瓶的大規模應用,預計在‘十五五’能夠看到比較好的成果。此外,也應該積極探索一些地下大規模儲氫技術發展的可能性。長距離運輸包括跨洋運輸中液氫的儲運技術應該是非常關鍵的,預計在‘十五五’也能夠取得一些比較好的突破。 ”
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