氣氫屬于易燃易爆氣體,有較高的運(yùn)輸風(fēng)險,液氫的運(yùn)輸溫度需保持在-253℃以下,對儲氫罐的制作工藝有著較高的要求,所以成本相對比較高。
(1) 氣缸
壓縮氫氣通常以多種形式提供,具體取決于其使用方式。壓縮氫氣的供應(yīng)形式如下:安裝在壓縮氫氣容器中的閥門使用與普通普通高壓氣體相反的左螺釘,以防止與導(dǎo)管連接錯誤。小型氣缸,10sm3以下的氫氣輸送所使用的東西,在工業(yè)氣體業(yè)界被稱為單瓶(氣缸),也就是所謂的氣瓶。這個單瓶(汽缸)有內(nèi)容積到50l的東西,不過,現(xiàn)在內(nèi)容積46.7l,壓力14.7 MPa填充氫氣容量7sm3的東西主流(除此之外,也有10L、3.4L類型的容器等,用于實(shí)驗(yàn)室等少量用途)。
(2)長管拖車
長管拖車屬于大型的運(yùn)輸容器,也是運(yùn)氫方式中最普遍的一種方式,其儲存容器是將6-10只左右大容積無縫高壓鋼瓶通過瓶身兩端的支撐板固定在框架中構(gòu)成,用于存放高壓氫氣。所謂長管拖車,是指一根長度超過6米的大型容器。每個長容器的氫氣容量為60 ~ 140sm3,體積很大,而且重量也在500kg以上,因此幾乎沒有分開單獨(dú)使用的情況,是以聚集為前提制作的容器。長管拖車運(yùn)輸氫氣的技術(shù)已經(jīng)比較成熟,但是運(yùn)輸效率比較低下,由于儲氫容器部分自重比較大,氫氣的密度又很小,所運(yùn)輸氫氣的重量只占總運(yùn)輸重量的1~2%,根據(jù)國內(nèi)長管拖車氣瓶規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸氫氣的氣瓶最多為20MPa。此運(yùn)輸方法比較適合距離較短輸送量低的情況。
(3)管道運(yùn)輸
管道運(yùn)輸是我國比較有潛力的運(yùn)氫方式,并且其成本相對于其他方式來說也比較低。中石化在氫能領(lǐng)域的發(fā)展優(yōu)勢就是獨(dú)具一格的,他運(yùn)用已經(jīng)成規(guī)模化的地下網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管道運(yùn)氫,中國石化還建成了42公里“巴陵-長嶺”氫氣管道,平穩(wěn)運(yùn)營6年,另外已經(jīng)建成濟(jì)源到洛陽,金陵到揚(yáng)子氫氣管線。
管道運(yùn)氫與高壓運(yùn)氫相比能耗較低但是初始投資較大,根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2016)》所制定的氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展路線,到2030年我國將建成3000公里以上的氫氣長輸管道。
在氫能發(fā)展初期可利用天然氣管道運(yùn)輸氫氣以降低成本。氫氣管道的造價是天然氣管道的兩倍以上,研究表明:含20%體積比氫氣的天然氣-氫氣混合燃料可以直接使用目前的天然氣輸運(yùn)管道,無需任何改造,目前已有國家采用了這種方法進(jìn)行氫氣運(yùn)輸,并且得到證實(shí)也能降低運(yùn)輸成本。
(4)液氫罐車運(yùn)輸
液氫罐車運(yùn)輸比較適合距離遠(yuǎn)、輸送量大的情況。液氫的運(yùn)輸溫度需保持在-253℃以下,對儲氫罐的制作工藝有著較高的要求,所以初始投資成本相對比較高。與氣氫運(yùn)輸相比,液氫運(yùn)輸效率更高,但是在對氫氣液化的過程中耗能較大液化相同熱值的氫氣耗電量是壓縮氫氣的11倍以上,不僅如此,在運(yùn)輸過程中也有一定程度的氫能損耗。
目前國內(nèi)液氫運(yùn)輸只在航天以及軍事領(lǐng)域運(yùn)用,這是因?yàn)樵趪鴥?nèi)液氫的生產(chǎn)、儲存等過程無民用標(biāo)準(zhǔn)只有軍用標(biāo)準(zhǔn),極大程度上限制了其在民用領(lǐng)域上的應(yīng)用。
2019年6月全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會發(fā)布關(guān)于對《氫能汽車用燃料液氫》、《液氫生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和《液氫貯存和運(yùn)輸安全技術(shù)要求》三項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)征求意見的函,液氫標(biāo)準(zhǔn)出臺將是未來運(yùn)輸氫的重要方向。
(4) 現(xiàn)場供應(yīng)
雖然散裝氫氣供應(yīng)通常使用拖車,但在某些情況下,使用氫氣發(fā)生器為大型用戶(如光纖和玻璃制造商)提供現(xiàn)場供應(yīng),以進(jìn)一步降低成本和穩(wěn)定供應(yīng)。 現(xiàn)場供應(yīng)是指將發(fā)生器安裝在用戶使用位置并在現(xiàn)場制造和供應(yīng)氣體的方法,例如用戶擁有設(shè)備的情況或燃?xì)夤?yīng)商擁有設(shè)備并購買產(chǎn)生的氣體的方法。 氫氣有甲醇分解法、城市氣體/液化石油氣分解法、水電解法等現(xiàn)場工廠,根據(jù)原料和公用設(shè)施容易度、發(fā)生規(guī)模等情況進(jìn)行區(qū)分使用。
《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》提出了未來氫能運(yùn)輸環(huán)節(jié)的發(fā)展路徑:在氫能市場滲入前期,氫的運(yùn)輸將以長管拖車、低溫液氫、管道運(yùn)輸方式因地制宜、協(xié)同發(fā)展;國內(nèi)氫能發(fā)展中期(2030年)計(jì)劃氫的運(yùn)輸將以高壓、液態(tài)氫罐和管道輸運(yùn)相結(jié)合,針對不同細(xì)分市場和區(qū)域同步發(fā)展;國內(nèi)氫能發(fā)展遠(yuǎn)期(2050年)計(jì)劃氫氣管網(wǎng)將密布城市、鄉(xiāng)村,成為主要運(yùn)輸方式。
資料參考:電池中國網(wǎng)