寻找氢储运方式“最优解”|每日短讯

目前我国氢能储运的主要方式为高压气态，低温液态、固态等其他储氢技术有少量应用，总占比不到0.1%。但氢能大规模应用离不开氢气的储存与运输，更安全、更高效、更经济的氢能储运方式的探索成为了当下企业翘首之事。

(资料图片仅供参考)

气态储运装备“高压力、大容积、低成本”迭代

压力提高可以带来充装量和储氢密度的整体提升，从未来看，52MPa管束集装箱是最优解，30MPa产品目前最具有市场化条件。目前中国市面上的长管拖车仍以20MPa的Ⅰ、Ⅱ型瓶为主，氢气装载量600kg，以长管拖车额定质量49吨计算，氢的运输效率仅1.2%左右。

浙江蓝能氢能科技股份有限公司副总经理曹文红曾指出：“同样的20MPa压力下，Ⅰ型瓶目前国内最大的运氢量最大是385公斤，而Ⅱ型瓶运氢量可达550公斤，两者相比Ⅱ型瓶运氢量增长了40%。此外，Ⅱ型瓶在30MPa压力下运氢量可达648公斤，但加压至35MPa时运氢量却只能达到601公斤，这说明在满足国内道路运输的前提下，Ⅱ型气瓶的压力和运氢量不一定呈线性关系。”

以浙江蓝能30MPa缠绕式管束集装箱产品来看，相较于传统产品，其装气量提升70%，全生命周期成本下降30%；此外，相较于20MPa Ⅱ型瓶产品，装气量提升18%，全生命周期成本下降10%。

对于Ⅲ型瓶，以日本正在使用的为例，单瓶容积只有300L，将48个Ⅲ型瓶组成管束箱后，装氢量为413公斤。但从成本来说，Ⅲ型瓶的内胆由于是金属材料，单价相对来说比较高。

曹文红提到：“因为铝内胆受制造工艺限制，单瓶水容积难以做大，从目前的技术来说不会超过450L，意味着用Ⅲ型瓶组装成的管束集装箱的气瓶数量较多，需要的安全固件和装卸固件相应增加，这同时也增加了漏点。”

在Ⅳ型瓶领域，国内现有研究资料表明，其运氢量可达1000公斤，但箱体自重只有27吨，Ⅳ型瓶将成为未来运氢容器向高压力、大容积、轻量化的发展趋势。

从技术难度来说，因为Ⅳ型瓶既要考虑内胆材料的氢阻隔性，又要考虑其成型工艺，还有非金属和与金属之间的结合力和密封性能，所以技术难度要高于其他三个类型的气瓶。此外，国内对于Ⅳ型瓶应用于氢气长途运输相关研究已有进展。

液氢技术的发展成关键

我国氢能在地理分布位置上，能源供应中心和能源负荷中心呈逆向分布，氢气资源“西富东贫，北多南少”，而在需求上恰恰相反，氢气的远距离储运技术显得至关重要，而这与液氢解决远距离运输和储存的主要目的不谋而合。

势银氢链从国富氢能处了解到，液氢的质量是常压气态氢的780倍；液氢相较于高压氢，更加安全；尽管氢的液化过程重需要耗能，但是在后续的储存、运输和终端配送使用环节，所节省的费用已经远远大于液化环节的能耗。

液氢凭借其密度大，可实现储存和运输规模大，储运方便、运输成本更低，液氢工作压力低更安全，液氢储重比高使得相同重量氢储箱的车辆行驶里程更长，液氢供氢系统的氢气纯度更能满足用户需求等优势，更适用于氢能的规模化、商业化供应。

在标准方面，液氢产业2021年就已发布实施三项国标——GB/T40045-2021《氢能汽车用燃料 液氢》、GB/T40060-2021《液氢贮存和运输技术要求》、GB/T40061-2021《液氢生产系统技术规范》实施以来，进一步完善了氢能标准体系，使液氢民用有标可依，为指导液氢生产、贮存和运输，加强氢燃料质量管理，促进氢能产业高质量发展提供重要标准支撑。

如今由中集安瑞科旗下的南通中集能源装备有限公司牵头起草，中国技术监督情报协会正式发布T/CATSI 05007—2023《移动式真空绝热液氢压力容器专项技术要求》团体标准（以下简称“标准”），此《标准》为中国首部移动式液氢运输容器团体标准，拥有全面自主知识产权，填补了液氢压力容器相关行业标准空白。

此外，如今西北大规模风光绿电的发展，利用低谷低价电来电解和液化，再结合液氢储重比高、运输量大等优势，来实现能源存储和转移，液氢产业“再度”火热。

纯氢&掺氢管道输氢大趋势

管道输氢作为氢运输方式之一，具备有运输成本低、能耗小、可实现氢能连续性、规模化、长距离输送等优势，因此输氢管道已逐渐成为企业解决氢储运难题问题的一个重要突破方向，是未来氢能大规模利用的必然发展趋势。

据国联证券测算，当输送距离为100km时，运氢成本为1.43元/kg，同等运输距离下管道输氢成本远低于高压长管拖车及低温液态输氢。因此，当氢气下游需求足够支撑大规模的氢能输送，通过管道运输氢气是一种降低成本的可靠方法。

据势银氢链不完全整理后发现，我国氢气管道主要分布在环渤海湾、长江三角洲等区域，当前国内输氢管线包括规划中的在内，总长度已经超过1800公里。

但纯氢输氢管道的建设成本较为高昂，且国内对输氢管道的研究建设起步较晚，故而国内输氢管道发展速度相对较慢，对此，天然气掺氢管道运输方案应运而生。

由于掺氢管道输氢可充分利用我国现有在役天然气管道和城市输配气管网，较容易实现氢气大规模、长距离输送，此外管道或管网的改造成本较低，在大规模输送下，掺氢管道输氢具备明显成本优势。掺氢管道输氢建设也将成为长距离氢能运输“过渡良方”。

固态储氢“由行入走”

固态储氢是指利用固体对氢气的物理吸附、化学反应等作用将氢气存储在固体材料中。目前国内固态储氢以镁合金储氢为主，主要是由于镁拥有多种优势：

性能优势：MgH2:储氢质量密度7.6wt% ,储氢体积密度110g/L

技术优势：镁吸放氢反应过程简单，无副产物生成，可控性好

资源优势：我国有丰富的镁资源，产量占全球90%以上

环保优势：镁基材料可回收循环利用，生产制备过程无三废排放

在氢能运输领域，氢枫能源研发了以镁合金材料为储氢介质的镁基固态储氢车。其罐箱部分长12米，宽2.5米，高2.6米，车内包含了12个储氢容器，每个容器里面都装填了高容量镁合金储氢材料。

该产品实现储运氢装置的轻量化、大容量设计，将前端制氢装置产出的氢气储存起来，并经过放氢过程后，通过增压系统，为后端加注装置以及氢燃料电池提供稳定可靠的氢气需求。

镁基固态储氢车不仅储氢量大，而且可以进行常温常压运输，安全性能极佳，此外，利用镁合金对氢气的选择性吸附还可以对氢气进行净化，释放的氢气可以达到高纯氢甚至超纯氢的标准，可以直接给燃料电池车辆使用。

通过固态储氢车可实现氢气的长距离、常温常压安全储运的模式，并具备大容量、高密度、可长期循环储放氢的能力，从而代替现有长管拖车来进行面向加氢站或已有工业客户的氢气运输，大幅降低氢气的储运成本，推动氢能产业的发展。

此外，氢枫能源还向势银氢链透露，固态储氢技术因其常温、常压的工作环境，安全性较高，可在密闭空间、小型应用、重量不敏感领域进行应用，如果将固态储氢作为储能手段则为锂电储能的60倍，这也代表了固态储氢在大型储能场景应用具有较大的优势。

有机液态储氢“粉墨登场”

有机液态储氢是通过加氢反应将氢气与甲烷等芳香族有机化合物固定，形成分子内结合有氢的甲基环己烷等饱和环状化合物，从而可在常温和常压下，以液态形式进行储存和运输，并在使用地点在催化剂作用下通过脱氢反应提取出所需量的氢气。

其技术关键在于选择合适的储氢介质，但相关应用需要克服催化剂反应失活、加氢脱氢装置操作成本、反应效率及副产应处理等难点。

2023年，基于中氢源安安全有机液储运氢技术的首个纯氢供热示范项目在北京市石景山区全面落成；由中国化学建投公司投建全球首套常温常压有机液体储氢加注一体化装置在上海金山碳谷绿湾举行开车仪式，而在2022年，氢阳能源与中船712所就已有相关项目落地，有机液态储氢从“幕后来至台前”，其发展开始入轨。

氢能储运作为氢气大规模应用的前提，除以上几种储运方式的发展外，合成氨、合成甲醇等新型储运技术的兴起，也将为氢能储运提供更多选择。

而早在国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》就已提到：我国将以安全可控为前提，积极推进技术材料工艺创新，支持开展多种储氢方式的探索和实践，指明了未来氢储运产业发展的道路。

提高高压气态储运效率，加快降低储运成本，有效提升高压气态储运商业化水平；

推动低温液氢储运产业化应用，探索固态、深冷高压、有机液体等储运方式应用；

开展掺氢天然气管道、纯氢管道等试点示范；

逐步构建高密度、轻量化、低成本、多元化的氢储运体系。

（图片来源：veer图库）