气氢属于易燃易爆气体,有较高的运输风险,液氢的运输温度需保持在-253℃以下,对储氢罐的制作工艺有着较高的要求,所以成本相对比较高。
(1) 气缸
压缩氢气通常以多种形式提供,具体取决于其使用方式。压缩氢气的供应形式如下:安装在压缩氢气容器中的阀门使用与普通普通高压气体相反的左螺钉,以防止与导管连接错误。小型气缸,10sm3以下的氢气输送所使用的东西,在工业气体业界被称为单瓶(气缸),也就是所谓的气瓶。这个单瓶(汽缸)有内容积到50l的东西,不过,现在内容积46.7l,压力14.7 MPa填充氢气容量7sm3的东西主流(除此之外,也有10L、3.4L类型的容器等,用于实验室等少量用途)。
(2)长管拖车
长管拖车属于大型的运输容器,也是运氢方式中最普遍的一种方式,其储存容器是将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,用于存放高压氢气。所谓长管拖车,是指一根长度超过6米的大型容器。每个长容器的氢气容量为60 ~ 140sm3,体积很大,而且重量也在500kg以上,因此几乎没有分开单独使用的情况,是以聚集为前提制作的容器。长管拖车运输氢气的技术已经比较成熟,但是运输效率比较低下,由于储氢容器部分自重比较大,氢气的密度又很小,所运输氢气的重量只占总运输重量的1~2%,根据国内长管拖车气瓶规定标准运输氢气的气瓶最多为20MPa。此运输方法比较适合距离较短输送量低的情况。
(3)管道运输
管道运输是我国比较有潜力的运氢方式,并且其成本相对于其他方式来说也比较低。中石化在氢能领域的发展优势就是独具一格的,他运用已经成规模化的地下网络进行管道运氢,中国石化还建成了42公里“巴陵-长岭”氢气管道,平稳运营6年,另外已经建成济源到洛阳,金陵到扬子氢气管线。
管道运氢与高压运氢相比能耗较低但是初始投资较大,根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》所制定的氢能产业基础设施发展路线,到2030年我国将建成3000公里以上的氢气长输管道。
在氢能发展初期可利用天然气管道运输氢气以降低成本。氢气管道的造价是天然气管道的两倍以上,研究表明:含20%体积比氢气的天然气-氢气混合燃料可以直接使用目前的天然气输运管道,无需任何改造,目前已有国家采用了这种方法进行氢气运输,并且得到证实也能降低运输成本。
(4)液氢罐车运输
液氢罐车运输比较适合距离远、输送量大的情况。液氢的运输温度需保持在-253℃以下,对储氢罐的制作工艺有着较高的要求,所以初始投资成本相对比较高。与气氢运输相比,液氢运输效率更高,但是在对氢气液化的过程中耗能较大液化相同热值的氢气耗电量是压缩氢气的11倍以上,不仅如此,在运输过程中也有一定程度的氢能损耗。
目前国内液氢运输只在航天以及军事领域运用,这是因为在国内液氢的生产、储存等过程无民用标准只有军用标准,极大程度上限制了其在民用领域上的应用。
2019年6月全国氢能标准化技术委员会发布关于对《氢能汽车用燃料液氢》、《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输安全技术要求》三项国家标准征求意见的函,液氢标准出台将是未来运输氢的重要方向。
(4) 现场供应
虽然散装氢气供应通常使用拖车,但在某些情况下,使用氢气发生器为大型用户(如光纤和玻璃制造商)提供现场供应,以进一步降低成本和稳定供应。 现场供应是指将发生器安装在用户使用位置并在现场制造和供应气体的方法,例如用户拥有设备的情况或燃气供应商拥有设备并购买产生的气体的方法。 氢气有甲醇分解法、城市气体/液化石油气分解法、水电解法等现场工厂,根据原料和公用设施容易度、发生规模等情况进行区分使用。
《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》提出了未来氢能运输环节的发展路径:在氢能市场渗入前期,氢的运输将以长管拖车、低温液氢、管道运输方式因地制宜、协同发展;国内氢能发展中期(2030年)计划氢的运输将以高压、液态氢罐和管道输运相结合,针对不同细分市场和区域同步发展;国内氢能发展远期(2050年)计划氢气管网将密布城市、乡村,成为主要运输方式。
资料参考:电池中国网