氢气储运

当下，大多数基础设施都使用化石燃料。化石燃料燃烧会排放污染物，主要产生大量二氧化碳。二氧化碳是一种温室气体（GHG），直接导致全球变暖和气候变化。

氢气燃烧则产生无害的水蒸气和一些一氧化氮（NOx）。二氧化碳或二氧化硫（SOx）等其他污染物排放为零。不仅如此，氢气兼容大多数现有天然气燃气轮机，它们可以使用氢气、天然气或二者的混合燃料。如果处理不当，氢气会成为危险物质。

首先，氢气是相对分子质量最小的物质，氢气储罐和输气管道泄漏会引发火灾和爆炸事故，需要密切防范。必须慎重妥善选择上述系统的密封材料和技术，比如连接接头、垫圈、阀门和其他密封装置。必须安装火焰检测器和可燃性气体检测仪器等环境监测设备，或者在线压力和温度变送器，及时检测密封失效泄漏等过程异常。氢气是双原子分子。天然气应用中常用的红外气体探测器等新兴技术无法用于氢气检测。

氢脆是泄漏的主要诱因，最常见的是钢和其他金属材料吸收氢原子， 聚合成氢分子，扩散渗入金属内部，形成气泡，导致金属材料的强度下降，出现脆化和开裂现象，即使在环境温度下也会发生。因此，针对实际应用工况挑选合适的材料至关重要，从而有效规避上述问题。

安全储氢是推动氢能产业和燃料电池技术发展的关键要素。

氢气储存的物理方法有压缩气体或低温液体储存。通常，压缩氢气储存在350...700 bar (5,000...10,000 psi)的储罐中。液氢的储存温度约为-253°C (-423°F)，而低温压缩氢气的储存温度约为-233°C (-387°F)。 ¹ 气态储氢对设备的要求较低，性价比较高；但液态储氢也有自己的优势，储能密度较高

长期以来，液氢一直被用作太空火箭的推进燃料。在太空中，氢以压缩气体或低温液体的形式储存在氢气瓶、管道和球罐中。气态氢通常储存在氢气瓶中。不过，液氢最好使用球罐储存，目的是尽量减少表面积，这直接关乎与周边环境的热传递。

氢气还可以储存在特殊材料的系统中，固体表面（吸附）或内部（吸收）氢气。人们开发这些工序，来降低泄漏和失控燃烧风险，以达到燃料密度要求且提高过程安全性。

储氢系统通用安全措施包括：

• 储氢点应选择通风良好的无烟室外区域，远离建筑物、车辆、热源、火花和明火
• 禁止拖拽、滚动、滑动、丢弃储氢容器
• 处置氢气时仅使用防火花工具和防爆设备
• 所有设备和管道必须安全接地
• 使用肥皂水定期对氢气系统进行泄漏检测，严禁使用火焰检查

高密度储氢要求给运输系统带来了严峻挑战。氢气的能量密度远低于汽油，储存同等能量需要更大体积的储氢罐。通常，卡车储氢罐比天然气罐体积大，需要耐受更大的压力。

多出的占用空间需要牺牲人员舒适性和运货能力，额外的重量也会缩短单位能量对应的行驶距离。此外，氢燃料电池比内燃机占用更多空间，增加了重量，也是另一个潜在泄漏源。

氢能汽车和卡车已经面世，但是全球范围内的加氢站数量有限。这对大多数人而言，尤其是普通消费者，并不实用。随着氢能基础设施的不断发展，这一现状会有所改变。

尽管存在缺点，但同电动汽车相比，氢能汽车和远距离氢能卡车仍然优势明显。加氢操作仅需几分钟，而非数小时，且储存的氢能不会随时间推移而衰减。能量存储密度比电池高出百倍以上，燃料比电池更轻巧紧凑。最后，生产现代电池所需的原料供不应求，尤其是锂，而氢燃料电池的生产原料却非常丰富。 ²

生产出的气态氢可以就地使用，可以压缩后通过管道输送至附近的储气罐储存，也可以压缩后装入氢气瓶方便后续运输，还可以进行液化，提高储存密度，以便远距离运输。通常，氢气通过管道、卡车、铁路或轮船运输。附近生产设施和消费者之间的氢气运输常采用管道输气，未来将有可能向更广阔的地域长期稳定供气。

短途运输中，卡车运输最为常见，可以是细长的高压氢气瓶堆放在长管拖车上运输，也可以低温液氢罐车运输。火车用于中等距离液氢运输，轮船用于大批量氢气的远距离运输。

研究工作仍在推进，致力于开发适合车辆和固定装置使用的安全可行的紧凑型储氢系统。制氢和氢储运有机结合，全力推动氢经济发展。

各行各业都致力于在基础设施中扩大氢能和替代燃料的使用范围，以减少生产过程的碳排放。为了确保安全的系统工程设计、安装、操作和维护，适当的培训至关重要。