在氢能全产业链中,氢的储运是制约我国氢能和燃料电池产业发展的关键环节,因为氢气特殊的物理、化学性能,使得它储运难度大、成本较高。关于氢气的储运问题,业内一直在研讨之中。目前的技术条件下,不同的运氢方式均有一定程度的危险性。高压运输方式具有易爆的危险性,液氢运输方式在热量丢失后,会气化使容器内压力越来越高,形成易爆的危险特征、管道运输的输氢管长期处于高压下,易产生氢脆现象,使管道断裂产生泄露。高压气态储氢高压气态储氢存在一定的危险性,但能通过适当的方式降低风险。在高压运输方式中,目前美国已出台了相应的标准设计,如长管拖车需符合DOT-3AA/3AAX压缩气体运输标准,使其安全系数达到、出台的E-8009标准,限定了储氢材料的钢材成分以及可承受的压力等;我国上海则通过控制运氢外部温度和时间段来提高运氢的安全性,如当户外气温大于30℃,能在夜间运输。高压气体运输方式存在一定的危险性,但能通过适当的方式降低风险。高纯氢气常用于热电等气相色谱仪的载气高纯氢气常用于浮法玻璃的制造保护气体高纯氢气常用于灯丝的还原.江西氢气运输的成本
采用密封容器或管道运输至目的地再进行调压的技术方案。具体输送工具有集装格、集装管束及管道运输等三种。1.集装格集装格是采用钢结构框架将10-16只容积40L的单瓶集装在一起采用常规车辆进行运输,钢瓶压强可以达到15-20Mpa。由于钢瓶自重较大,运输氢气的重量*占钢瓶重量的,运输效率低下,成本高。但集装格操作简单,运输方式灵活,适合于短距离、少量需求的供应。2.集装管束集装管束运输车(tubetrailer)也称为管状集装箱,是将多只(通常6-10只左右)大容积无缝高压钢瓶通过瓶身两端的支撑板固定在框架中构成,采用大型拖车运输。集装管束前端配备安全仓,其中设置爆破片安全泄放装置,后端为操作仓中配置测温、测压仪表及控制阀门和存放气管路系统。国内主要生产商中集安瑞科生产的集装管束承受压力20Mpa,每次可装载氢气约4000Nm3,重约460kg。3.管道运输管道运输通过在地下埋设无缝钢管系统进行氢气输送,管道内氢气压力一般4Mpa,输送速度可达到20m/秒。管道运输具有速度快、效率高的优点,但初始投资较高。目前,氢气管道在美国及欧洲采用较多,我国国内则相当少见。我国已知有一定规模的管道项目有两个:济源-洛阳(25km)及巴陵-长岭(43km)两个。山西世界氢气运输目前我国氢气的输运几乎都依赖长管拖车, 满足不了大规模氢气使用和氢能源产业的发展。
氢气用作汽车能源的主要问题,成本高。地球上氢气储量固然丰富。 但以目前的技术,制取氢的成本太高。用电解水的方法制取氢,是目前工业上主要的生产氢气的方法,如果用这种方法制取氢气,再把氢气用作汽车燃料,从能源效率上来讲是不合算的。储带不便。氢气在汽车上的储带十分不便。气态储带,能量密度低的缺点很突出,如果要求氢气汽车与汽油汽车保持同样的行驶里程,则储气罐的体积约为汽油油箱的20倍;这对解决必要的行驶里程相当困难;液态储带要求-253℃的温,需要采用隔热的油箱,且有蒸发损失,成本很高;金属氢化物储带(即气态氢在200~250个大气压下与某种金属化合,形成几毫米大小的固体金属氢化物,把这种金属氢化物带在汽车上,使用时将其加热分解,释放出氢气供内燃机燃烧,剩余金属可再次与氢气化合,循环使用)方式进展较大,似有更好的前景。动力性较差。氢气虽然热效率高,但其密度很小,在气缸中将挤占相当一部分容积,影响空气量,反过来也影响了氢气量。此外,氢的单位质量热值虽然高,但单位容积热值低。这都会影响氢气发动机的动力性。
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。管道运氢尽管前期成本大,但在长距离、大规模的氢气运输中,运输效率、成本十分具有势。
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。氢气供应方式主要分为钢瓶供应和管束车供应。山东附近哪里有氢气运输
国内传统石化能源企业纷纷布局氢能业务。江西氢气运输的成本
其昂贵的投资使氢气运输成本基本维持不变。当加氢站规模达到1500kg·d-1时,氢气的运输成本大约为6元·kg-1。单从运输方面的成本来看,三种运输方式中以液氢运输成本比较低,管道运输比较高。注意此液氢运输成本没有包含氢气液化及蒸发成本,氢气液化设备的投资非常巨大,一个日处理量为120t氢气的液化厂投资约为9千万美元。Syed等计算了规模为3×104kg·h-1的氢气液化成本,达到·kg-1,若考虑到此,长管拖车运输氢气的成本在目前还是比较低的。由于长管拖车运输和槽车运输技术都非常成熟,通过技术进步降低设备成本不大可能。但是今后生产规模扩大后能降低部分成本。3能耗分析氢气首先经过压缩或液化后再进行运输,这些过程都需要消耗能量。Bossel等深入地比较了压缩和液化的能耗以及氢气道路运输的能耗,可为氢气运输方式的选择提供参考。氢气的高热值为142MJ·kg-1,如果将氢气压缩到20MPa,大约消耗能量14MJ·kg-1,相当于氢气内能的10%左右。液化能耗很高,具有明显的规模效益。当液化量很少时,液化能耗甚至高于氢气的热值,当液化量达到1000kg·h-1时,液化能耗仍超过40MJ·kg-1,是低热值的30%以上。对于一般规模的液化厂,氢气液化能耗大约为压缩能耗的3倍。 江西氢气运输的成本
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