氫氣是可燃性氣體,在空氣燃燒時會產生熱量。氫氣燃燒實際上是氫氣和氧氣反應產生水的化學過程,氫氣和氧氣分子反應需要的條件并不高,只需574度就可以點燃。滿足這種溫度容易的就是靜電火花,當然有明火就更沒有問題了。氫氣和氧氣即使發(fā)生化學反應,不一定會發(fā)生燃燒,燃燒需要化學反應連續(xù)進行,簡單說就是氫氣氧氣反應產生熱量可引起更多氫氣氧氣反應,周圍其他氫氣氧氣分子發(fā)生反應再繼續(xù)引起更大范圍的反應。能維持這種反應持續(xù)進行的重要前提是氫氣和氧氣的濃度都不能太小。發(fā)生燃燒不一定會導致破壞性后果,因為燃燒產生危害主要決定于燃燒產生的能量大小和產生速度,尤其是能量大小更重要。根據(jù)這一特點,只要把密閉條件下混合氣體積控制足夠小,就能降低破壞性后果。這就好比打火機,雖然里面是可以燃燒和的可燃氣體,但體積小不足以產生危害。也可以對管路進行技術處理,控制和避免燃燒反應發(fā)生的條件,例如采用單向閥門和安全閥的設計,讓意外的燃爆不產生人體和環(huán)境的破壞。也有人采用對整機進行防爆設計,但這似乎是形式大于實質。目前,氫氣作為燃料與天然氣相比還沒有足夠規(guī)模的基礎設施。山西氫氣運輸儲罐
在氫能全產業(yè)鏈中,氫的儲運是制約我國氫能和燃料電池產業(yè)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié),因為氫氣特殊的物理、化學性能,使得它儲運難度大、成本較高。關于氫氣的儲運問題,業(yè)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?shù)妮敋涔荛L期處于高壓下,易產生氫脆現(xiàn)象,使管道斷裂產生泄露。高壓氣態(tài)儲氫高壓氣態(tài)儲氫存在一定的危險性,但能通過適當?shù)姆绞浇档惋L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(shù)達到、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℃,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?shù)姆绞浇档惋L險。貴州哪里有氫氣運輸批發(fā)廠家按照氫在輸運時所處狀態(tài)的不同,和如何儲存一樣可以分為:氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。
隨著燃料電池汽車產業(yè)的發(fā)展,其上游氫能產業(yè)也得到了迅速的發(fā)展,但氫能產業(yè)目前還面臨著生產、運輸和供氫基礎設施缺乏等問題,其中氫氣的運輸在整個氫能供應鏈的經濟、能耗性能中占有很大比重。本文主要討論氫氣運輸?shù)膸追N方式及安全性,分析影響運氫方式的選擇因素和未來發(fā)展趨勢。高壓氫氣運輸分為集裝格和長管拖車兩類,其中,集裝格由多個40L的、壓力為15Mpa的高壓儲氫鋼瓶組成,運輸較為靈活,適用于需求量小的加氫站;液氫的體積能量密度為·L-1,是15Mpa壓力下氫氣的。液氫槽罐車運輸是將氫氣深度冷凍至21K液化,再裝入隔溫的槽罐車中運輸,目前商用的槽罐車容量約為65m3,可容納4000kg氫氣。國外加氫站使用該類運輸略多于高壓氣態(tài)長管拖車運輸。管道運輸分為氣態(tài)管道運輸和液態(tài)管道運輸兩類。氣態(tài)管道直徑約~、壓力范圍為1~3Mpa,每小時流量約310~8900kg氫氣,目前該類管道總長度已超過16000km,主要分布在美國、加拿大和歐洲等地,其投資成本較天然氣管道高50~80%,其中大部分的成本用于搜尋合適的地質環(huán)境來布局管道線路;液態(tài)管道采用真空夾套絕熱技術,由內層和外層兩個等截面同心套管構成,且兩個管套中間抽成真空狀態(tài),防止內管內液氫的溫度擴散。
當前氫能產業(yè)已經進入快速發(fā)展階段,全球氫氣產量超過,中國氫氣產能也超過。但由于氫氣體積能量密度極低且液化困難,其運輸成本遠遠超過石油及天然氣等傳統(tǒng)燃料,達到交貨成本的6%左右。而且隨著規(guī)模經濟與技術進步導致的制氫成本下降,運輸成本的比重還會不斷增加。因此對現(xiàn)有氫氣輸送方案的技術經濟特征進行分析,構建經濟高效的氫氣儲運及配送基礎設施,是氫能產業(yè)發(fā)展必須解決的重大問題。一、現(xiàn)有氫氣運輸技術及其特性目前國內外的氫氣運輸技術可以分為高壓氣態(tài)、液態(tài)、有機載體(LOHC)及固態(tài)儲氫運輸?shù)人念悺F渲懈邏簹鈶B(tài)運輸由于技術實現(xiàn)簡單及成本低等特征,而液態(tài)運輸次之。有機載體(LOHC)與固態(tài)運輸原理相似,均利用氫氣與有機液體或固態(tài)金屬反應生成氫鍵復合物或金屬氫化物,在目的地進行脫氫處理,從而實現(xiàn)高效運輸。后兩種技術優(yōu)勢明顯,前景可期,但目前成熟度不高。表1氫氣運輸方案概況圖片來源:玖牛研究院根據(jù)公開資料整理(一)高壓氣態(tài)運輸高壓氣態(tài)運輸,是指采用壓縮機將氫氣在常溫下壓縮至較高要求和密度,采用密封容器或管道運輸至目的地再進行調壓的技術方案。具體輸送工具有集裝格、集裝管束及管道運輸?shù)热N。 液氫只適合于短途運輸。
氫運輸主要運輸四種狀態(tài)的氫:低壓氫氣、高壓氫氣、液氫和固態(tài)氫(金屬氫化物儲氫和有機氫化物儲氫等)。運輸技術主要有管道運輸、機動車運輸、船運。選擇何種運輸方式基于以下四點綜合考慮:運輸過程的能量效率、氫的運輸量、運輸過程氫的損耗、運輸里程。液氫運輸?shù)哪芰啃矢?,但是液化過程就消耗三分之一的氫能量,同時還存在氫氣蒸發(fā)和運輸設備絕緣的復雜技術要求??梢?,液氫只適合于短途運輸。氫運輸主要運輸四種狀態(tài)的氫:低壓氫氣、高壓氫氣、液氫和固態(tài)氫(金屬氫化物儲氫和有機氫化物儲氫等)。運輸技術主要有管道運輸、機動車運輸、船運。選擇何種運輸方式基于以下四點綜合考慮:運輸過程的能量效率、氫的運輸量、運輸過程氫的損耗、運輸里程。液氫運輸?shù)哪芰啃矢?,但是液化過程就消耗三分之一的氫能量,同時還存在氫氣蒸發(fā)和運輸設備絕緣的復雜技術要求??梢姡簹渲贿m合于短途運輸。 氫氣是相對分子質量**小的物質,主要用作還原劑。西藏國內氫氣運輸
氫氣輸送是氫能利用的重要環(huán)節(jié)。一般而言,氫氣生產廠和用戶會有一定的距離,這就存在氫氣輸送的需求。山西氫氣運輸儲罐
低壓氫氣的管道運輸在歐洲和美國已有70多年的歷史。1938年,位于德國萊茵—魯爾工業(yè)區(qū)的HULL化工廠建立了世界上首條輸氫管道,全長208公里。目前,全球用于輸送工業(yè)氫氣的管道總長已超過1000公里,操作壓力一般為1-3MPa,輸氣量310—8900Kg/h,其中德國擁有208公里,法國空氣液化公司在比利時、法國、新西蘭擁有880公里,美國也已達到720公里。在美國,管道輸氫的能量損失約為4%,低于電力輸送的電力損失(8%)。實際上,目前的天然氣管道也可用來輸送氫氣。值得注意的是,盡量使用含碳量低的材料來制造管道,并加強維護,減少因氫脆現(xiàn)象(氫脆——金屬由于吸氫引起韌性或延性下降的現(xiàn)象)而導致氫氣逃逸。對于大規(guī)模集中制氫和長距離輸氫來說,管道運輸是合適的。 山西氫氣運輸儲罐