随着燃料电池汽车产业的发展,其上游氢能产业也得到了迅速的发展,但氢能产业目前还面临着生产、运输和供氢基础设施缺乏等问题,其中氢气的运输在整个氢能供应链的经济、能耗性能中占有很大比重。本文主要讨论氢气运输的几种方式及安全性,分析影响运氢方式的选择因素和未来发展趋势。高压氢气运输分为集装格和长管拖车两类,其中,集装格由多个40L的、压力为15Mpa的高压储氢钢瓶组成,运输较为灵活,适用于需求量小的加氢站;液氢的体积能量密度为·L-1,是15Mpa压力下氢气的。液氢槽罐车运输是将氢气深度冷冻至21K液化,再装入隔温的槽罐车中运输,目前商用的槽罐车容量约为65m3,可容纳4000kg氢气。国外加氢站使用该类运输略多于高压气态长管拖车运输。管道运输分为气态管道运输和液态管道运输两类。气态管道直径约~、压力范围为1~3Mpa,每小时流量约310~8900kg氢气,目前该类管道总长度已超过16000km,主要分布在美国、加拿大和欧洲等地,其投资成本较天然气管道高50~80%,其中大部分的成本用于搜寻合适的地质环境来布局管道线路;液态管道采用真空夹套绝热技术,由内层和外层两个等截面同心套管构成,且两个管套中间抽成真空状态,防止内管内液氢的温度扩散。液氢罐车采用多层真空绝热层,定期检测绝热性能(控制日蒸发率≤0.5%),防止低温泄漏导致材料冷脆。内蒙古氢气销售量大从优

氢气可像天然气那样直接用于发动机,它燃烧后生成水,不排放CO、HC、CO2,是非常干净的燃料。氢气的分子量为2,是轻的元素,密度很小,沸点为℃,自燃点为400℃。氢气用作汽车能源的主要优点。来源非常丰富。氢是宇宙中含量丰富的元素之一。氢可由水电解而成,水的资源极其丰富。也可以以天然气、煤、硫化氢为原料制取。污染很少。氢气燃料是不含碳的燃料,废气中的主要成分是氢燃烧后的生成物H2O、空气中的N2、燃烧后空气中剩余的O2以及在高温下生成的NOx。没有汽油车及柴油车所排出的令人困扰的CO、HC以及微粒、铅、硫等有害物质,不会诱发光化学烟雾,也没有导致地球温室效应的CO2。热效率高。氢的火焰传播速度比汽油高许多,氢是气态燃料,混合气形成质量好、分配均匀,加之火焰传播速度高,允许采用较稀的混合气;氢的自燃温度比汽油高,抗爆性好,允许有较高的压缩比,使得燃烧热效率较高,燃料消耗率较低。工业氢气销售商家氢气的使用可为全球CO2减排总量贡献20%,达到惊人的7Gt(1Gt=10亿吨)。

来自外部的气源氩气作为再生气通过第二再生气控制阀16进入第二常温吸附反应器8内,再经过第二冷却器ⅱ12、第二放空阀20和放空口3流向安装于室外的高位放空处。与此同时,***加热器ⅱ启动加热,目的是将再生气加热到再生工艺所需的温度,再生温度为200-250℃。加热吹扫过程持续6-8小时。过程中,高温的再生气将第二常温吸附反应器8在纯化阶段吸附的水汽带出床层并且通过放空口3高位放空。第二冷却器ⅱ12的作用是将高温的再生气通过风冷的方式冷却到接近常温之后再放空,这样可以保护常温使用的第二放空阀20并且降低了放空管路到室外高位放空处之间的管道的高温烫伤风险。再生压力为常压。(3)加氢再生初始状态为加热吹扫状态。氢气来自产品气出口,加氢阀门14打开,氢气通过产品气出口管上分出的加氢管路,并通过加氢管路上的单向阀c、减压器d和限流孔板e进入再生气排入管,在再生气中加入一定量的高纯氢气,氢气作为镍催化剂床层和脱氧剂床层的还原气对第二常温吸附反应器8进行再生,过程持续时间2-4小时。氢气加入量为再生气量的3%,过程压力为常压。(4)加热吹扫初始状态为加氢再生状态。加氢阀门14关闭。
表47鄄1鄄3/P时序表PSA提炼氢气常用的吸附剂有硅胶、活性炭和分子筛,其中硅胶类吸附剂主要脱除高烃类的大分子杂质,活性炭类吸附剂主要脱除CO2以及低碳烃类杂质,而分子筛类吸附剂主要脱除CH4、CO、N2等小分子杂质。炼厂副产氢气中需着重脱除的杂质是微量的S、CO、CO2、甲烷烃以及N2/Ar,燃料电池组氢气中对CO和S的要求很严苛,需使用分子筛吸附剂。为提高H2纯化效用,西南化工研究设计院有限公司开发出用以工业氢源开发氢能的PSA纯化H2装置,其中富含动态吸附量大、再生效用突出的高效分子筛吸附剂。图2和图3是使用高效分子筛与常规分子筛吸附剂在PSA纯化H2过程中吸附结束日子吸附床内H2和CO的分布图;由图2和图3可以看出,高效分子筛吸附剂的传质区更短,取得H2纯度更高,CO的含量更低,更适用于纯化燃料电池组用氢气。图2吸附完结时氢气的分布曲线图3吸附终止时一氧化碳的分布曲线设备运行功效燕山石化以炼厂富氢为原材料的PSA纯化燃料电池组氢气设备于2020年3月投料运转,产品氢气分析检测数据显示H2纯度,其中总硫、一氧化碳、卤化物、甲酸、总烃等影响电池组安全用到的关键杂质含量均**低检出限。对于长距离管道运输,特别是在温差较大的地区,需要采用热补偿技术消除热应力。

氢气可以在许多情况下作为天然气的替代品,包括发电、工业原料、过程加热以及家庭加热和烹饪。它也可以用于燃料电池的脱碳运输。简而言之,氢可以帮助脱碳,在这些行业,实现电气化的解决方案可能极其困难和昂贵。能源行业已经抓住了氢的潜力,许多项目正在研究其生产和使用。这些项目的规模各不相同,从对电解槽的小型调查,到在现有网络中混合氢气和天然气,再到氢联合循环燃气轮机(CCGTs),以及英格兰北部H21项目的宏伟目标。英格兰北部的H21计划将370万英国家庭和企业从天然气转化为氢气,使其成为世界上大的清洁能源项目。对于天然气生产商和网络公司来说,氢提供了一个可能的答案,以应对电气化的生存威胁。如果天然气可以转化为氢气而不产生碳排放,那么现有的天然气网络就可以重新利用,将氢气输送给工业和家庭供暖。氢也可以储存在许多现有的天然气储存设施中,这将允许一种靠可再生能源无法提供的季节性储存形式。任何关于氢作为燃料来源的讨论都会引发对其安全性的质疑。氢是高度易燃的,因此人们对运输和储存这种气体感到担忧,尤其是在家庭环境中。尽管如此,氢的扩散速度更快,所以它不太可能造成呼吸危险,也不太可能聚集在它可以燃烧的地方。难溶于水,易溶于有机溶剂,沸点 - 252.87℃,临界温度 - 239.9℃,可通过加压降温液化储存运输。本地氢气销售量大从优
高压气态运输通常采用 20-30 MPa 的压力范围,这一压力水平在技术可行性和成本效益之间达到了良好平衡。内蒙古氢气销售量大从优
在用量小、用户分散的情况下,气氢通常通过储氢容器装在车、船等运输工具上进行输送,,液氢运输多用车船等运输工具,氢气用量大时一般采用管道输送。估算当运输距离为50km时,长管拖车的运输成本为(³),运输距离为500km时,运输成本高达(³),考虑到经济性问题,长管拖车运氢一般适用于200km内的短距离运输。估算当管道运能利用率达到百分之100时,输送距离为100km,运氢成本为(³),差不多是同等距离下气氢拖车成本的1/5,但当管道运能利用率为20%时,管道运输成本和气氢拖车运输成本相当。液氢运输成本对距离变动比较不敏感,估算运输距离为50-500km时,液氢运输价格在(³)。综合来看,运输距离在250km以内,长管拖车的运输成本比液氢罐车成本低。内蒙古氢气销售量大从优