氢气储存

　　1．高压气态储氢

　　当前高压气态储氢技术比较成熟，是目前最常用的储氢技术。该技术是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。储氢罐主要由压力部件金属套筒、聚合物或金属衬板、碳纤维增强层、防冲击外罩和底座组成，可有效增强气罐的抗冲击能力，提高安全性，同时灌装氢气方便。

　　国际主流技术以铝合金／塑料作为氢瓶内胆用于保温，外层则用3公分左右厚度的碳纤维进行包覆，提升氢瓶的结构强度并尽可能减轻整体质量。氢瓶阀门处利用细长的管道将几组氢瓶进行串联，并加装温度传感器等监控设备。安全性方面，当温度传感器感应到外界温度远高于正常温度时（一般超过100℃时），会自动打开阀门快速释放瓶内所有气体。

 储氢罐解剖示意图

　　目前应用的高压储氢气瓶主要有四类：全金属气瓶（Ⅰ型）、金属内胆纤维环向缠绕气瓶（Ⅱ型）、金属内胆纤维全缠绕气瓶（Ⅲ型）、非金属内胆纤维全缠绕气瓶（Ⅳ型）。高压储氢瓶关键技术集中在内衬层、缠绕层和过渡层。

表1 储氢罐的材料和类型

　　根据应用方式的不同，高压气态储氢分为车用高压气态储氢和固定式高压气态储氢。

　　车用高压气态储氢主要应用于车载系统，大多使用金属内胆碳纤维全缠绕气瓶（III型）和塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶（IV型），当前国内车载系统中主要以III型瓶为主，成熟的车载储氢技术为35MPa压力标准。70MPa的Ⅲ型储氢罐使用标准在2017《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》已经颁布，配套的70MPa加氢设备和系统在研发和小范围应用阶段。

　　欧美日加氢站普遍采用与汽车配套的70MPa压力标准，并实现设备量产。国内目前生产车载高压储氢罐的企业有科泰克、天海工业、中材科技、斯林达安科等，具备高压储氢系统生产能力的企业有舜华新能源、伯肯节能、国富氢能、科泰克等。

　　固定式高压气态储氢主要应用在固定场所，如制氢厂、加氢站以及其他需要储存高压氢气的地方。目前主要使用大直径储氢长管和钢带错绕式储氢罐来储氢。石家庄安瑞科于2002年在国内率先研制成功20／25MPa大容积储氢长管，并应用于大规模氢气运输。钢带错绕式储氢罐目前有45MPa和98MPa两种型号，如浙大与巨化股份制造生产的两台国内最高压力等级98MPa立式高压储罐，应用在江苏常熟丰田加氢站中。国内生产固定式高压储氢罐的企业有石家庄安瑞科、鲁西化工、开原维科、巨化股份等。

　　虽然高压气态储氢技术比较成熟、应用普遍，但是体积比容量小，未达到美国能源部（DOE）制定的发展目标，是该技术一个致命的弱点。除此之外，高压气态储氢存有泄漏、爆炸的安全隐患，因此安全性能有待提升。未来，高压气态储氢还需向轻量化、高压化、低成本、质量稳定的方向发展。

不同车用高压储氢罐类型的重量（按照储氢5kg对比）