浅析高压储氢技术的“痛点”

氢气是世界上已知的密度最小的气体，在储运过程中极易发生泄漏。这种特殊性在开放空间里，对安全更有利，但是一旦散逸受阻，大量氢气积聚，又可能造成人员窒息，且达到一定浓度的时候遇火就会燃烧，甚至爆炸。所以，在储存和运输时有很大的安全难度。当前国内企业采用较多的储运技术是高压储氢技术，如富瑞特装、浙江巨化、北京科泰克、中国中氢等公司都采用该技术路线。

表为国内采用高压储氢路线的部分相关企业

高压储氢时的加氢过程是一个储氢气源与使用单元的物质和能量交换，使大量的高能气体进入到空气瓶中的过程。根据生产和使用的不同应用方式，高压储氢设备大致可分为三种：车用高压储氢容器、高压氢气输运设备、固定式高压氢气储存设备。

无论采用哪种设备进行储氢，都存在两方面风险：

1．压力风险

（1）高压氢气储运设备一般都在几十个MPa下使用，储存着大量的能量，因超温、充装过量等原因，设备有可能强度不足而发生超压爆炸；

（2）车用储氢容器和高压氢气运输设备，需要频繁重复充装，不但原有的裂纹类缺陷有可能扩展，而且可能在使用过程中萌发出新的裂纹，导致疲劳破坏。

2．充装风险

（1）高压氢气储运设备在充装气体的时候，气体介质在压力降低时会放出大量的热量，通过热的传递过程，使得设备的各连接部分温度升高；

（2）温度过高可能会使充装气体的人员受到损害，同时也改变了设备承压材料的本构关系，影响到承压能力；

（3）在抽送或压缩氢气时、检修、动火过程中各种原因导致氢气与氧气或其它助燃气体混合，达到一定的浓度极限时，遇火源会引起爆炸事故。

（4）除了高压储氢存在一定安全风险外，其他储氢方式也存在一些问题，如：包含高压储氢的物理储氢的安全性最差，且对储罐材质要求较高；

（5）化学储氢通过生成稳定化合物以实现储氢，虽然安全性较高，但放氢较难，且难得到纯度较高的氢气；固态储氢虽能一定程度上避免物理储氢安全性低的问题，但也一定程度存在化学储氢放氢难、储氢密度不高等其他问题。

基于以上问题，对于氢气储运的安全问题建议从以下几方面处理：

1．加快轻质、耐压、高储氢密度、高安全性的新型储罐的研发工作；

2．完善化学储氢技术中相关储氢机理，以期从理论角度找到提高储氢密度、降低放氢难度、提高氢气浓度的方法；

结合氢能的利用工艺、条件，合成高效的催化剂，优化配套的储氢技术，以综合提高氢能的利用效率；

3．提高各类储氢技术的效率，降低储氢过程中的成本，提高安全性，降低能耗，提高使用周期，探究兼顾安全性、高储氢密度、低成本、低能耗等需求的方法；

4．复合储氢技术的研发，综合各类储氢技术的优点，采用两种或多种储氢技术共同作用。探究复合储氢技术的结合机理，提高复合储氢技术的效率。